AZ80合金高温变形行为及加工图

为实现AZ80合金塑性成形的数值模拟和制定其合理的热加工工艺,利用热模拟机对AZ80合金进行不同变形温度和应变速率的高温压缩变形行为研究.结果表明:AZ80合金的高温流动应力-应变曲线主要以动态回复和动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;在真应力-应变曲线基础上,建立的AZ80合金高温变形的本构模型较好地表征其高温流变特性,模型计算精度高;同时,利用建立的AZ80合金的DMM加工图分析其变形机制和失稳机制,从提高零件力学性能角度考虑,可以优先选择变形温度为300～350 ℃、应变速率为0.001～0.01 s-1的工艺参数.     

Incoloy825高温合金热变形行为及动态再结晶模型

采用Gleeble-3800热模拟试验机，对Incoloy825高温合金在应变为0.92、温度为950～1150℃和应变速率为0.001～1 s^-1条件下进行单道次压缩试验。依据真应力-真应变曲线建立了动态再结晶临界方程和动态再结晶动力学模型。结果表明，Incoloy825高温合金热变形对温度和应变速率较为敏感，真应力-真应变曲线整体满足硬化-软化-稳态的流变过程，动态再结晶是Incoloy 825高温合金材料的主要软化机制。在热变形过程中，动态再结晶临界应变随变形温度的升高和应变速率的降低呈减小趋势。对动态再结晶动力学模型进行分析发现，动态再结晶百分含量随变形温度的升高和应变速率的降低而增大，表明高变形温度和低应变速率对动态再结晶具有促进作用。     

TiC含量为30%的TiC/Cu-Al_2O_3复合材料的热压缩行为

利用Gleeble-1500D热力模拟试验机,在温度为450~850℃、应变速率为0.001~1.000s-1、真应变量为0.7的条件下,对TiC含量为30%的TiC/Cu-Al2O3复合材料进行了热压缩试验,研究了其流变应力及本构方程。结果表明,材料的流变应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,属于温度和应变速率敏感材料;在真应力-应变曲线基础上,建立的TiC/Cu-Al2O3复合材料高温本构模型可较好地表征其高温流变特征。     

基于软化机制的TC18钛合金本构关系研究

通过TC18钛合金热模拟压缩实验,得到不同变形条件下的高温变形真应力-真应变曲线.通过加工硬化和动态软化效应,分析变形参数变化对TC18钛合金应力-应变曲线形态和峰值应力的影响.不同变形条件下,TC18钛合金流变曲线呈现出相似的特征,而峰值应力对变形参数的变化却十分敏感.通过Poliak-Jonas准则,分析了不同条件下TC18钛合金在高温变形过程中的软化机制.相同温度下,动态再结晶机制主要发生在低应变速率下的高温变形过程中,并且软化机制的选择对温度不敏感.基于传统的Arrhenius型方程,针对TC18钛合金热变形过程中不同的软化机制,分别建立动态再结晶和动态回复机制下的本构方程.针对识别出的TC18合金在不同变形条件下的软化机制,通过适用的本构模型来描述TC18合金在应变为0.7时真实应力对变形温度、应变速率的响应过程.以动态再结晶为主要软化机制的变形过程,其变形激活能和应变速率敏感系数远远大于以动态回复为主的过程.     

C_(sf)/AZ91D复合材料高温变形动态再结晶临界条件

采用真空压力浸渗法制备了短切碳纤维体积分数为15%的AZ91D镁基复合材料(C_sf/AZ91D),通过等温恒应变率压缩试验,研究了复合材料在变形温度为400~460℃、应变速率为0.001~0.1s~(-1)、最大真应变为0.7条件下的流变应力和动态再结晶行为。结果表明,复合材料流变应力曲线呈现显著的动态再结晶软化特征,动态再结晶临界应变随变形温度升高或应变速率降低而减小,其与Z参数之间的函数关系为εc=1.6×10~(-3) Z~(0.037 2);动态再结晶临界应变和峰值应变之间的关系为ε_c=0.385 2ε_p;同等变形条件下,复合材料动态再结晶的临界应变远小于AZ91D镁合金,短切碳纤维促进了基体镁合金动态再结晶发生,同时细化了其再结晶晶粒。     

基于动态再结晶的铸态AZ31B镁合金本构方程

通过GLEEBLE压缩试验获得铸态AZ31B镁合金真应力应变曲线,本试验从真应力应变曲线出发,通过数值分析获得临界应力应变模型、饱和应力模型和稳态应力模型等多种应力模型。同时,结合位错理论和动态再结晶动力学,根据镁合金在变形过程中发生动态再结晶的临界点,将应力应变曲线分为两段,分别对以动态回复为主的曲线和以动态再结晶为主的曲线建立本构模型,分析并得出了动态再结晶分数与基于动态再结晶下的流变应力之间的变化规律。     

AZ80镁合金变形特性及管材挤压数值模拟研究

利用Gleeble热模拟机研究了AZ80合金的高温变形特性。结果表明,流变应力取决于变形温度和变形速率。当应变速率一定时,流变应力随变形温度的升高而降低;当温度一定时,流变应力随着应变速率的升高而增大。根据AZ80镁合金真应力-真应变曲线,建立了其流变应力模型。采用刚塑性有限元法对AZ80镁合金管材挤压过程进行热力耦合数值模拟,并分析了高温挤压成形过程中变形力及金属流动规律,着重探讨了变形温度和挤压速度等挤压工艺参数对挤压力、应变场以及应力场的分布及变化情况的影响。模拟的结果为AZ80镁合金管材挤压工艺参数的制定、优化提供了科学依据。     

AZ80镁合金热变形行为

采用圆柱体等温热压缩试验对AZ80镁合金的变形行为进行研究。结果表明,当变形温度为200~350℃,应变速率为0.002~1s-1,随着应变速率的增加和变形温度的降低,合金的流变应力增加;通过线形回归获得了AZ80镁合金高温条件下的流变应力本构方程,发现应变速率敏感指数m随着温度的升高呈上升趋势;同时采用力学方法直接从流变曲线确定了AZ80镁合金发生动态再结晶的临界应变量,并回归出临界应变量与Zenner-Hollmon参数的关系式。     

中碳V-N微合金钢热变形行为

用Gleeble-1500热模拟试验机对中碳V-N微合金钢在不同变形温度(900~1050℃)及不同变形速率(0.005~30 s-1)的奥氏体区热变形行为进行研究。通过建立真应力-真应变曲线、动态再结晶图、功率耗散效率因子(η)图和应变速率敏感因子(m)图综合分析其热变形行为。结果表明,试验钢在1050℃、1 s-1变形条件下发生了动态再结晶,其真应力-真应变曲线、动态再结晶图、m图等方法得出的结果相互吻合。其中η图与m图差异很小,但由于应变速率敏感因子具有合理的物理意义,因此建议利用m图分析材料的热变形行为和选取最佳热变形工艺参数。     

铸态AZ80+0.4Ce镁合金的热压缩变形试验研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机,在变形温度300℃~420℃、应变速率0.000 5 s-1~0.5 s-1的变形条件下,对铸态AZ80+0.4Ce镁合金进行热压缩试验。试验研究了该合金的高温流动应力变化规律,采用金相显微镜分析了温度、应变速率对微观组织的影响。结果表明:铸态AZ80+0.4Ce镁合金的高温流动应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,增加变形温度和降低应变速率都会降低材料的流动应力;热压缩温度越高,动态再结晶进行越充分,应变速率越大,动态再结晶晶粒越细。     

AZ80A镁合金动态再结晶研究

利用Gleeble-1500型热模拟机,在应变速率为0.01～1s-1、变形温度为593～653K的变形条件下,对AZ80A镁合金进行等温压缩试验.结果表明:在较高变形温度或者较低应变速率时,AZ80A镁合金更易发生动态再结晶;根据热模拟试验所得的流动应力曲线确定了AZ80A镁合金的动态再结晶临界条件,并通过动力学分析并建立了该合金的动态再结晶模型,可为该合金组织模拟技术提供理论依据.     

高铝高强钢动态再结晶行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对高铝高强钢在变形速率为0. 01～10 s-1、变形温度为925～1225℃的热变形条件下进行压缩试验,以真应力-应变曲线为基础数据研究其高温再结晶行为。通过对晶粒尺寸的统计来探究热变形条件对热变形后晶粒尺寸的影响。通过处理加工硬化率-应力曲线,标定数据中能揭示动态再结晶演变过程的3个特征点,即临界应变、峰值应变及最大软化速率应变。引入表征晶体动力学的双曲正弦模型,通过线性回归求解得到动态再结晶激活能Q,建立流变应力本构方程,并引入Z参数作为预测发生再结晶程度的依据。结果表明:高铝高强钢热加工过程是加工硬化和再结晶软化共同作用的。在发生再结晶条件范围内,Z值越小,发生动态再结晶的程度越大。     

AZ80镁合金动态再结晶软化行为研究

采用等温压缩实验获得了变形温度为200~400℃,应变速率为0.001~1 s-1的AZ80镁合金的流变应力曲线,考虑动态硬化及软化特性描述了AZ80镁合金热变形过程动态再结晶主导的软化行为.提出基于动态材料模型的应变速率敏感性指数表征动态再结晶引起的能量耗散,该指数通过引入动态再结晶体积分数描述微观组织演化的耗散功.考虑变形温度和应变速率构建了不同应变的应变速率敏感性指数图,实现应变速率敏感性指数对动态再结晶软化行为的量化表征.在此基础上,研究了变形温度、应变速率对动态再结晶临界条件及演化过程的影响,重点分析了不同应变的应变速率敏感性指数图特征.结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶软化临界应变减小,动态再结晶体积分数增加;应变速率敏感性指数与动态再结晶体积分数正相关,指数大于0.21的区域对应着高动态再结晶体积分数,且均位于低应变速率下,并通过动态再结晶软化的微观组织进行了验证.     

AZ61B镁合金热变形动力学的研究

采用等温压缩试验，测定了AZ61B镁合金材料在热变形条件下的流变应力，分析变形条件对流变应力的影响规律，借助于经验公式描述高温变形动力学，计算了合金的热变形激活参数，探明了AZ61B合金试验变形条件下主要的软化机制为动态再结晶。     

AZ80镁合金热变形行为研究

采用圆柱体等温热压缩试验对AZ80镁合金的热变形行为进行研究.结果表明,当变形温度为200～350℃、应变速率为2×10-3～1 s-3时,随着应变速率的增加和变形温度的降低,合金的流变应力增加;通过线性回归获得了AZ80镁合金高温条件下的流变应力本构方程,发现应变速率敏感指数m随着温度的升高呈上升趋势;同时采用力学方法直接从流变曲线确定了AZ80镁合金发生动态再结晶的临界应变量,并回归出临界应变量与Z参数的关系式.     

BT25钛合金β相区动态再结晶行为及数值模拟

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对BT25钛合金进行单道次等温压缩实验,分别采用Najafizadeh-Jonas加工硬化率模型和Cingara-McQueen流变应力模型研究了合金在变形温度1040~1100℃,应变速率0.001~1 s^-1和最大压下率为60%的条件下动态再结晶的临界条件,分析真应力-真应变曲线,计算加工硬化率并建立了临界应变模型;同时通过线性回归法计算材料参数,构建JMAK动态再结晶动力学方程,并采用该模型模拟了BT25钛合金在热变形过程中动态再结晶行为。结果显示:流动应力表现出对应变速率和变形温度非常敏感;高温和低应变速率有利于DRX发生;有限元模型对DRX体积分数的预测误差在10%以内。该模型具有良好的预测能力,为工业生产中塑性变形和微观结构的预测提供了有效的工具。     

Pd-20W合金的热压缩变形行为和显微组织

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Pd-20W合金进行热压缩试验,研究了合金在变形温度1000~1200 ℃、应变速率0.001~1.000 s^-1条件下的流变应力以及变形过程中的显微组织。结果表明,合金的流变应力在变形初期随着真应变的增大快速上升,出现峰值应力后逐渐下降并达到稳态或略有下降。该合金热压缩变形的流变应力行为可用Zener-hollomon参数来描述,拟合计算得到了该材料的形变激活能等参数,获得流变应力的本构方程。热压缩变形后合金组织呈现一定程度的协同变形特征,晶界动态再结晶趋势增强,合金的主要软化机制为动态再结晶,表现出典型的应变诱发晶界形核机制特点。     

铸态AZ80镁合金高温热变形行为研究

在Gleeble-1500热模拟机上对铸态AZ80镁合金在应变速率为0.005s-1~5s-1、变形温度为200℃~400℃条件下的高温热压缩变形行为进行了研究。结果表明,材料真应力-真应变曲线呈现动态再结晶特征。在温度T≥250℃,试样流变应力行为对应变速率敏感;在低温下T=200℃,应变速率对流变应力影响不大。高温下试样流变应力符合幂指数函数关系,应力指数n为6,热变形激活能Q为220kJ/mol。在高应变速率条件下,试样在变形中的温升是应变量的函数。实验中,Zener-Hollomon参数值大的试样温升明显,而Zener-Hollomon值小的试样变形温度基本保持不变。     

AZ91D镁合金热变形行为及加工图研究

采用等温恒速率压缩试验研究了铸态AZ91D镁合金的热变形行为,根据试验结果,基于动态材料模型建立了应变为0.4和0.6时的热加工图。结果表明,AZ91D镁合金的流变应力随着变形温度升高或应变速率降低而减小,流变应力曲线呈现明显的应变软化特征,AZ91D镁合金热加工失稳区随着压缩变形量的增加有扩大的趋势,在高温高应变速率失稳区,导致变形失稳的主要原因是绝热剪切引起的晶界裂纹;在低温高应变速率失稳区,不均匀动态再结晶细晶区形成局部剪切带是引起变形不均匀和流变失稳的主要机制。     

净化处理和变形条件对1235合金热压缩流变应力的影响

采用热模拟试验技术对经不同净化处理的铝箔坯料(1235合金)进行热压缩变形试验,分析了不同熔体净化处理和热变形条件对该合金热压缩变形过程中流变应力的影响规律。结果表明:该合金热压缩变形过程中存在稳态流变特征;净化处理效果对1235合金高温流变应力的影响显著,净化效果越好,流变应力值更高,材料的塑韧性越好,热加工性能越好。变形温度对高温流变应力和软化过程也有明显影响,变形温度越高,流变应力越低,越易进入稳态变形;该合金是正应变速率敏感材料,其真应力水平随应变速率的增大而升高。该合金在各种热变形条件下均发生了一定程度的动态再结晶。