Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe低成本钛合金的热压缩变形行为

为研究钛合金的热压缩变形过程中流变应力、显微组织等随变形条件的变化,对自行研制的Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe低成本钛合金在Gleeble 1500D热模拟实验机上进行高温压缩变形实验。对d 8 mm×12 mm的试样进行等温压缩变形实验,研究该合金在变形量为30%、50%和70%(对应真应变为1.2)、变形温度为800~950℃、应变速率为0.01~10 s 1条件下的变形行为、流变应力的变化规律以及变形条件对显微组织的影响。结果表明:该合金流变应力受变形温度和应变速率影响显著,流变峰值应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低。采用Arrhenius双曲正弦模型确定该合金在本实验条件下的变形激活能Q=214.22 kJ/mol和应力指数n=3.81,并根据得到的参数建立相应的热变形本构关系为=6.91×108[sinh(0.011σ)]3.81exp[214 220/(RT)]。通过显微组织观察发现,在950℃、变形速率≥0.1 s 1时,发生再结晶现象,且随着变形速率的增加,再结晶现象越明显。     

热挤压态FGH95合金的动态再结晶机制研究

针对热挤压态FGH95合金进行变形温度为1050~1120 ℃、变形量为50%和70%、应变速率为10?4~1 s?1的热压缩试验,研究该合金动态再结晶（DRX）的组织演变和形核机制。结果表明:提高变形温度和降低应变速率可以促进小角度晶界向大角度晶界迁移,有利于动态再结晶晶粒的长大;变形温度和变形量对热挤压态FGH95合金的动态再结晶机理的影响不明显,而应变速率对动态再结晶机制影响较大;随着应变速率的增加,热挤压态FGH95合金由不连续动态再结晶机制逐渐转变为连续动态再结晶机制;热挤压态FGH95合金的动态再结晶以不连续动态再结晶形核机制为主,以连续动态再结晶形核机制为辅;在1050 ℃、1 s?1变形条件下,热挤压态FGH95合金发生连续动态再结晶形核。     

Effects of minor yttrium addition on hot deformability of lamellar Ti-45Al-SNb alloy

The effects of 0.3%（molar fraction, the same below） yttrium addition on hot deformability of lamellar Ti-45Al-5Nb alloy were investigated by simulated isothermal forging tests. The ingots with the nominal compositions of Ti-45Al-5Nb and Ti-45Al-5Nb-0.3Y were prepared by induction skull melting. Simulated isothermal forging tests were conducted on Gleeble 1500D thermo-simulation machine using a 6 mm in diameter and 10 mm in length compressive specimen at the deformation temperatures of 1 100, 1 150, 1 200 ℃ and strain rates of 1.0, 0.1, 0.01 s^-1. The results show that yttrium addition remarkably improves hot deformability of Ti-45Al-5Nb alloy. An appropriate hot deformation processing parameter of Ti-45Al-5Nb-0.3Y alloy is determined as 1 200 ℃, 0.01 s^-1. The flow stresses are decreased by yttrium addition under the same compressive conditions. The activation energies of deformation Q are calculated as 448.6 and 399.5 kJ/mol for Y-free and Y-containing alloys, respectively. The deformed microstructure observation under 1 200 ℃, 0.01 s^-1 condition indicates that Ti-45Al-5Nb-0.3Y alloy shows more dynamic recrystallization. The improvement of hot deformability of Ti-45Al-5Nb-0.3Y alloy induced by yttrium addition should be attributed to that the smaller the original lamellar colonies, the lower the deformation resistance and activation energy of deformation are, and the more the dynamic recrystallization is.     

ZK31-1.5Y镁合金热变形行为及加工图

研究了ZK31-1.5Y镁合金在变形温度为250~450℃、应变速率为0.001~1 s-1条件下的热压缩变形特性,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合真应力-真应变曲线确定了该合金在实验条件下的热变形机制及最佳工艺参数。结果表明:ZK31-1.5Y合金的真应力-真应变曲线主要以动态再结晶和动态回复软化机制为特征,峰值应力和稳态应力随变形温度的降低或应变速率的升高显著增加。合金功率耗散图和失稳图中分别包含了3个效率峰值区和1个马鞍形流变失稳区,峰区效率范围为38%~65%,叠加后形成的加工图给出了实验参数范围内热变形时的最优工艺参数,其热变形温度为350~450℃、应变速率为0.1~1 s-1。当应变量由0.1~0.6逐渐增大时对加工图分布规律影响不大。     

亚微米晶Al-3%Mn合金的超塑延展性变形行为(英文)

采用球磨法制备晶粒尺寸为0.3μm的亚微米晶Al-3%Mn(质量分数)合金。Al-3%Mn合金在室温下轧制时,表现为极高的延展性(超过2500%)。采用透射电镜(TEM)观察球磨态和冷轧态的纯铝和Al-3%Mn合金组织;采用X射线衍射对比分析组成,发现连续塑性变形机制包括位错滑移和晶界滑动,同时还有动态回复和再结晶,而动态再结晶是大塑性变形的主要控制机制。     

置氢处理对铸态TiZrAlV合金高温变形行为及显微组织的影响

为了探究置氢处理对45Ti-47Zr-5Al-3V合金高温变形行为及显微组织的影响,利用动态热模拟试验机,对置氢与未置氢的铸态合金在不同变形条件下进行热压缩,并构建了本构方程及热加工图。结果表明,加入适量的氢可以显著降低TiZrAlV合金的流变应力和变形激活能,计算得到未置氢合金热压缩变形激活能为339.7 kJ/mol,而置氢后的激活能为286.5 kJ/mol,适宜的加工参数为650~900℃,0.01~1 s^-1。OM和EBSD微观组织观察表明,置氢能细化铸态组织,增加β相含量,促进动态再结晶,从而显著降低了合金的流变抗力,扩大了热加工窗口,提高了热加工性能。     

Simulation of Microstructure for Hot Pack-Forging of a High Nb Containing TiAl Alloy

利用Deform-3D软件对高铌TiAl合金包套锻造过程中的微观组织演变进行模拟。为得到模拟所需参数,在1100～1250℃和0.001～0.5 s-1的条件下对合金进行了热压缩试验。在所得试验数据的基础上,利用一种间接方法建立了合金的动态再结晶模型,并利用Avrami形式的方程对再结晶分数进行描述。采用Cingara硬化模型及所建立的再结晶分数模型构建了合金的流变应力本构模型。模拟结果显示,由于锻造过程中摩擦的存在、热量的损失以及简单单向镦粗变形的锻造方式,使得坯料中的微观组织分布不均匀。通过模拟结果与实验结果的比较,证明所建立的有限元模型能够有效地预测高铌TiAl合金在包套锻造过程中的组织演变。     

Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe-0.1B钛合金的热压缩行为(英文)

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对低成本钛合金Ti-3.0Al-3.7Cr-2.0Fe-0.1B的热压缩行为进行研究。采用的应变速率分别为0.01、0.1、1.0和10s1,选用的温度分别为800、850、900和950°C,试样的变形量最大为70%。结果表明:峰值流变应力随着温度的增加和应变速率的降低而降低;根据Arrhenius公式获得该合金在本实验条件下的本构方程为ε=6.1×1012[sinh(0.0113044σ)]3.35×exp(-261719.8/RT),并得到了该合金的加工图。当应变速率大于等于1.0s1时,合金内发生动态再结晶现象,且应变速率越大动态再结晶现象越明显。     

Flow stress and dynamic recrystallization behavior of Al-9Mg-1.1Li-0.5Mn alloy during hot compression process

The flow stress behavior of spray-formed Al-9Mg-1.1Li-0.5Mn alloy was studied using thermal simulation tests on a Gleeble-3500 machine over deformation temperature range of 300-450 °C and strain rate of 0.01-10 s^?1. The microstructural evolution of the alloy during the hot compression process was characterized by transmission electron microscopy (TEM) and electron back scatter diffractometry (EBSD). The results show that the flow stress behavior and microstructural evolution are sensitive to deformation parameters. The peak stress level, steady flow stress, dislocation density and amount of substructures of the alloy increase with decreasing deformation temperature and increasing strain rate. Conversely, the high angle grain boundary area increases, the grain boundary is in serrated shape and the dynamic recrystallization in the alloy occurs. The microstructure of the alloy is fibrous-like and the main softening mechanism is dynamic recovery during steady deformation state. The flow stress behavior can be represented by the Zener-Hollomon parameter Z in the hyperbolic sine equation with the hot deformation activation energy of 184.2538 kJ/mol. The constitutive equation and the hot processing map were established. The hot processing map exhibits that the optimum processing conditions for Al-9Mg-1.1Li-0.5Mn alloy are in deformation temperature range from 380 to 450 °C and strain rate range from 0.01 to 0.1 s^?1.     

Al-Mg-Si 合金的高温流变过程动态再结晶研究

采用热力模拟试验机对Al-0.83Mg-0.59Si铝合金进行热压缩实验,研究了变形温度300～500 ℃、变形速率0.001～10 s-1下材料的动态再结晶行为。实验得到Al 0.83Mg 0.59Si合金在300～500 ℃变形时,软化机制以动态再结晶为主;流变应力会随着变形温度的降低和变形速率的升高而升高,较低变形速率下,动态再结晶行为更充分,应力软化现象更明显。统计实验所得流变应力曲线数据,建立了热变形本构方程,确定了合金热变形激活能Q为480.243 kJ/mol 。基于加工硬化率曲线,建立了其动态再结晶临界应变模型。结果表明,Al-0.83Mg-0.59Si铝合金的流变应力随温度的升高和变形速率的降低而降低,动态再结晶是其主要的软化机制。临界应力与峰值应力存在线性关系：σc=0.85σp-5.061 58。引入Zener Hollomon参数来描述变形条件对临界条件的影响,得到临界应变与Z参数的关系为：εc=0.000 134Z0.051 64。     

Isothermal compression behavior and constitutive modeling of Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe alloy

Hot compression behavior of Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe alloy with an equiaxed (α+β) starting microstructure was investigated by isothermal compression test and optical microscopy. Based on the true strain–stress data with temperature correction, constitutive models with a high accuracy were developed and processing maps were established. Strain inhomogeneity at different locations in the compressed sample is reduced by raising temperature, leading to a uniform distribution of α phases. For the temperature range of 800–840 °C with a strain rate of 10 s^?1, the transformed volume fraction of α phase increases and the average grain size of α phase decreases slightly with increasing the temperature, indicating co-existence of dynamic recovery and dynamic recrystallization. Flow localization and faint β grain boundaries are observed at the strain rate of 10 s^?1 in the temperature range of 860–900 °C. The processing map analysis shows that hot working of Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe alloy should be conducted with the strain rate lower than 0.01 s^?1 to extend its workability.     

马氏体TiAl合金的热变形行为

为研究马氏体TiAl合金的热变形行为,对Ti-42.1Al-8.3V合金进行1320 ℃油淬,得到马氏体,然后利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了马氏体在变形温度为1000~1150 ℃、应变速率为0.001~1 s^-1下的热变形行为。利用背散射电子成像(BSE)和背散射衍射(EBSD)研究了热变形参数对TiAl合金显微组织的影响,通过分析真应力-真应变曲线,结合双曲正弦方程建立了本构方程。结果表明,马氏体TiAl合金的流变应力曲线符合动态再结晶特征,峰值应力随着变形温度的降低和应变速率的增大而增大;通过计算得到n为2.175,变形激活能Q为595.79 kJ/mol,并构建了马氏体TiAl合金的本构方程;在热变形后,TiAl合金中近等边三角形排布的马氏体转变成α₂/γ片层结构。随着变形温度的升高和应变速率的减小,α₂/γ片层逐步被再结晶晶粒替代,最后在变形温度为1100 ℃、应变速率为0.001 s^-1条件下全部转化为等轴晶。另外,随着应变速率的降低和变形温度的升高,晶粒充分长大,逐渐粗化。     

Mg-3Sn-1Mn-1La镁合金热压缩组织演变与应变修正本构方程

通过对铸态Mg-3Sn-1Mn-1La合金在变形温度为200~450℃、应变速率为0.001~1.0s^-1条件下进行热压缩实验,研究了其热变形行为和微观组织变化规律。结果表明:随着变形温度的降低和应变速率的升高,流变应力明显增大而再结晶晶粒尺寸减小。在变形温度较低的条件下,连续动态再结晶是主要的再结晶机制。然而,当变形温度升高时,非连续动态再结晶机制占主导。分析和修正了摩擦和变形热对流变应力的影响。结果表明,与摩擦相比变形热对流变应力的影响更加明显,且随着应变速率的增加和变形温度的降低,变形热对流变应力的影响更加明显。在实验数据的基础上建立了应变修正的本构方程。通过对实验值与预测值的对比发现,所建立的本构方程能够准确地描述实验合金的热变形行为。     

DYNAMIC RECOVERY AND DYNAMIC RECRYSTALLIZATION OF 7005 ALUMINIUM ALLOY DURING HOT COMPRESSION

1.IntrottionItiswellknownthatworkhardeninganddynathecsofteningbehavescontradictorilydur-lughotworkingofmaterials.DislocationgenerationandintersectionsOfdislocationsduringI)lasticdeformationleadstoworkhardening,WhilesofteningismainlysuPPliedbydynamoicrecoveryand/ordynamicrecrystallization,whichresultsfromcoalescence,annihilationandreconstmctionofdislocationsbycross--slipandclilnhwiththeaidofaPPliedstressandthermal..ti.ati..Lll2}.However,completeannihilationofdislocationsreqUirescross--slipa…     

GH4049合金的热加工图研究

在Gleebe-1500热模拟机上对0H4049合金进行了热模拟压缩实验,采用动态材料模型建立了合金的热加工图.基于热加工图研究了GH4049合金在温度为1060～1180℃、应变速率为0.1～50s-1条件下的热变形特性.结果表明,GH4049合金的热变形失稳区域集中在温度为1060～1110℃、应变速率为0.7～50s-1及温度为1120～1180℃、应变速率为1.8～50s-1的两个区域内;在合金的热变形稳定区域内,温度为1110～1175℃、应变速率为0.1～1.8s-1是合金典型的动态再结晶区域,对应的峰值效率为32％.     

同时添加钪、锆对Al-10Mg合金再结晶机制的影响

利用电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)研究了Al-10Mg及Al-10Mg-0.1Sc-0.1Zr合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明：同时添加Sc、Zr能够明显细化Al-10Mg合金的铸态晶粒,热处理后,Sc、Zr能够形成与α-Al基体共格的Al₃(Sc,Zr) 相,这些沉淀相能够提高合金的热变形抗力;在变形过程中,Al₃(Sc,Zr)相能够钉扎位错运动、降低晶界及变形带处的位错密度,使位错在沉淀相周围聚集,因而改变了Al-10Mg合金内部位错增殖与湮灭的过程、进而使Al-10Mg合金动态再结晶方式由不连续动态再结晶(DDRX)转变为连续动态再结晶(CDRX)。     

工艺参数对粗晶Ti2AlNb合金超塑性行为的影响

研究了粗晶状态(200～800μm)的Ti-22Al-25Nb合金在1213～1263 K温度范围内和3.3×10-4～3.3×10-2s-1初始应变速率范围内的超塑性性能与变形工艺参数之间的关系,探讨了温度和应变速率变化对合金延伸率的影响规律,并根据合金在变形过程中的流变应力变化对合金的本构方程进行了求解。结果表明,在上述条件下粗晶状态的合金也表现出一定的超塑性,较佳变形温度为T=1238 K,较佳初始应变速率为3.3×10-4s-1,延伸率达到370%,合金的延伸率随应变速率的降低而增大。通过对合金变形过程相关数据进行计算,合金的热变形激活能为759.918 kJ/mol,合金的变形机制主要表现为动态再结晶和新相长大。     

Ti-47Al-2Cr-0.2Mo合金多道次热塑性变形行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机及光学显微镜和透射电子显微镜研究了Ti-47Al-2Cr-0.2Mo(原子分数,%)合金在2.5 s-1,1050～1150℃,道次保温时间分别为1 min、5 min、10 min条件下的多道次热压缩变形行为及其组织演化规律。结果表明,增大道次变形量,合金软化率增大;随着道次间保温时间的延长,合金软化率逐渐增大;变形及保温温度升高,合金软化率提高。动态和亚动态再结晶是合金发生软化的主要原因。再结晶优先发生于层片晶团边界处。随着变形温度升高,γ晶粒内的孪生增多。经过热压缩变形后,组织被细化和均匀化。位错和孪生是主要的变形机制。     

锻态TB6钛合金热变形行为及组织演变

在THERMECMASTER-Z型热模拟试验机上,对锻态TB6钛合金在真应变为0.92、变形温度为800℃～1150℃、应变速率为0.001s-1～1s-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验,分析合金在β单相区条件下的热变形特点,并观察金相组织。结果表明,应变速率对合金流动应力的影响较显著;而变形温度对合金流动应力的影响在较高应变速率时较大,在较低应变速率时较小。动态再结晶晶粒尺寸和动态再结晶体积分数,随温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小。从晶粒细化和动态再结晶组织均匀性考虑,当真应变为0.92时,变形温度选择在950℃～1050℃之间,应变速率选择在0.01s-1为宜。     

S34MnV钢的高温压缩变形行为实验

针对大型船用曲轴曲拐所用材料S34Mn V合金钢,利用Gleeble-3800热模拟实验机对其进行高温压缩实验,研究了S34Mn V合金钢在变形温度为950~1250℃、应变速率为0.001~10 s-1和压缩变形量为70%条件下的高温变形行为,得到了其真实应力-应变曲线。分析了变形温度、应变速率对S34Mn V合金钢高温流变行为的影响。结果表明,变形温度和应变速率对流动应力影响显著,流动应力随变形温度升高而下降,随应变速率增大而上升;低的应变速率、高的变形温度,更易于动态再结晶的发生,有利于降低流动应力。