初始晶粒和奥氏体含量对Fe-3%Si钢真应力-应变及软化曲线的影响北大核心CSCD

通过在热力模拟试验机上采用不同工艺参数的单道次压缩和等温喷水淬火实验,研究了初始晶粒尺寸和奥氏体含量对Fe-3%Si钢应力-应变曲线和软化量的影响。结果表明：从800℃到1200℃,初始奥氏体含量随着等温温度的提高而增加,平均奥氏体含量由约4%增到约13%,其分布状态由弥颗粒状散趋向聚集粗化成棒状;在1200℃等温1~5 min,单相硅钢平均晶粒尺寸长大速率为144μm/min,而双相硅钢平均长大速率为68μm/min。在加工硬化阶段,奥氏体含量和初始晶粒尺寸对真应力-真应变曲线影响较小,当加工硬化和动态软化达到平衡时,随着奥氏体含量和晶粒尺寸的增加应力值降低。单道次压缩＋等温淬火实验表明,初始晶粒越小,奥氏体粒子含量越高,硅钢再结晶软化率提高越快,再结晶分数越高。     

热变形对Fe-3%Si钢软化率的影响及其组织表征

采用热力模拟方法对Fe-3%Si钢热变形参数对静态再结晶的影响以及显微组织和晶界特征进行了研究。结果表明,对于单相铁素体硅钢而言,变形(等温)温度越高,应变和应变速率越大,再结晶动力学进程越快。在应变为0.8、应变速率为2 s~(-1)和等温3000 s条件下,变形(等温)温度从900℃提高到1100℃时,再结晶软化率由28%提高到70%以上。对于含奥氏体的硅钢,热变形参数对软化率的影响与不含奥氏体的硅钢呈现基本相同的规律,但奥氏体的出现增加了材料的再结晶率。对于初始晶粒尺寸为131μm,奥氏体含量为8%的Fe-3%Si钢,会随着退火时间的增长,小角晶界从轧后1 s淬火到轧后退火50 s由24%降至7%。等温时间达到15 s以内,大角晶界明显增加,小角晶界大幅减少。50 s时小于5°的取向差完全消失。     

TiNiCr形状记忆合金热压缩变形行为研究

利用Gleeble-3500在变形温度为600~900℃,应变率为0.001~1 s~(-1)下,对TiNiCr合金进行压缩,对真应力-应变曲线和压缩后试样的显微组织进行分析。结果表明:TiNiCr合金的真应力-应变曲线是由加工硬化效应和软化效应共同决定的,流变应力随温度的升高和应变率的减小而减小;在热压缩过程中,由于软化作用,引起加工硬化效应的位错逐渐消失,合金在不同变形条件下均出现了动态再结晶现象,再结晶机制是弓出形核;温度越高,应变率越低,TiNiCr合金动态再结晶趋势越明显,晶粒尺寸越大,软化机制越以动态再结晶为主;TiNiCr合金与传统非金属间化合物不同,只通过真应力-应变曲线不能推测其软化机制。     

Hi-B钢热轧过程中静态再结晶行为的研究

采用Thermecmaster-Z热模拟试验机对Si含量为3%的Hi-B钢进行两道次压缩试验,通过分析不同实验条件下的应力-应变曲线和金相组织,研究了硅钢在热轧过程中的静态软化行为。结果表明:硅钢的组织主要是铁素体和少量的奥氏体。在变形后的保温过程中,一方面铁素体发生静态回复和静态再结晶以消除加工硬化;另一方面弥散分布的奥氏体对铁素体晶粒有钉扎作用以阻碍铁素体晶粒长大。     

65Mn钢的动态再结晶行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对65Mn钢进行热压缩试验,变形温度850~1150℃、应变速率0.02~20 s~(-1),最大真应变1.0,研究材料在上述试验条件下的动态再结晶行为,以及变形条件对再结晶晶粒尺寸的影响。结果表明:试验钢的真应力-真应变曲线在高温、低应变速率条件下出现明显峰值,随着温度的升高和应变速率的降低,临界应变变小,有利于动态再结晶发生;奥氏体再结晶晶粒尺寸与变形参数相关,应变速率降低,再结晶晶粒尺寸增大;变形温度降低,有利于再结晶晶粒尺寸细化。     

锡磷青铜热模拟压缩曲线与组织分析

连杆用锡磷青铜具有较好的塑性以及耐磨性,其热压缩实验设定变形温度为500~700℃,应变速率为0.001 s-1,变形量为70%(真应变),对锡磷青铜进行圆柱体高温单道次轴对称压缩实验,对锡磷青铜的热压缩曲线和动态再结晶行为进行研究。结果表明,热压缩变形温度越高,流变应力越低;变形组织中,动态再结晶晶粒逐渐增多,软化效果明显。     

GH625镍基合金的高温压缩变形行为及组织演变

在Gleeble-1500D热模拟机上采用等温压缩实验研究GH625合金的高温压缩变形行为,获得合金在温度为1000～1200℃、应变速率为10-2～10s-1的条件下的真应力—应变曲线,并在考虑摩擦和变形热效应的基础上对真应力—应变曲线进行修正。对修正后的峰值应力进行线性回归,得到合金的高温材料常数:Q=635.38kJ/mol,α=0.008404MPa-1,n=3.52。通过非线性回归建立GH625合金包含应变量的高温变形本构模型。在应变速率为0.1s-1时,随着热变形温度的升高,合金发生动态再结晶的体积分数随之增加,在1000～1100℃发生部分动态再结晶,当温度达到1200℃时,发生完全动态再结晶,此时平均晶粒尺寸约为22.21μm。     

应变速率对Al-Zn-Mg-Cu合金流变应力和微观组织的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机测定7085铝合金在变形温度为350~450℃,应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s~(-1)时的真应力-应变曲线,借助光学显微镜(OM)和背散射电子衍射(EBSD)对变形后的试样进行组织分析,研究应变速率对7085铝合金流变应力和微观组织的影响。结果表明:稳态流变应力随变形速率的增大而增大,真应力-应变曲线可分为加工硬化阶段、动态软化阶段和稳态阶段;再结晶晶粒呈链状分布在晶界处,随着应变速率的降低,再结晶晶粒的尺寸和再结晶分数不断增大。     

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。     

C-Mn钢过冷奥氏体形变过程中的真应力-真应变曲线分析

分析了不同碳、锰含量的低碳(锰)钢过冷奥氏体在760℃，1s^-1时的单向压缩变形过程中真应力—真应变曲线的特征。结果表明，真应力—应变曲线呈双峰特征，第一个峰是孕育期内变形奥氏体的加工硬化和形变强化相变两个物理过程的结果，第二个峰是铁素体动态回复和(或)再结晶的结果。碳、锰含量提高时相变速度减缓，铁素体动态再结晶能力减弱，分别使得第一峰过后应力软化率减小，第二个峰变得宽阔平坦。     

T2紫铜的低温变形组织与性能研究

在Gleeble-3500热模拟机上进行了等温压缩热模拟试验,研究了T2紫铜在低温塑性变形中流变应力行为和不同变形条件以及退火对组织和性能的影响。结果表明:T2紫铜在25~225℃、应变速率0.01~1s-1时,真应力—真应变曲线为动态回复型;应变速率为10 s-1时为动态再结晶型。变形温度越高,流变应力峰值越低;应变速率越高,达到流变应力峰值的速度就越慢,此过程存在明显的动态软化。变形试样经200℃×2 h退火处理后,硬度明显降低,部分晶粒被等轴状晶取代,组织更均匀。     

Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金热压缩行为及晶粒尺寸的研究

采用Gleeble-3500热压缩实验机对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在温度360～480℃、应变速率0.001～1 s-1、最大变形程度为60%的条件下进行高温压缩实验研究。分析了应变速率和变形温度对该合金在高温变形时流变应力的影响,引入温度补偿应变速率因子Z构建合金高温流变应力的本构方程;研究了合金在不同压缩条件下的组织变化及动态再结晶晶粒尺寸,为后续有限元组织模拟提供了实验依据。结果表明:该合金的真应力-真应变曲线具有动态再结晶曲线的特征。动态再结晶的再结晶晶粒尺寸随温度的降低、应变速率的增大而减小;而且峰值应力也随再结晶晶粒尺寸的减小而增大。     

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。     

形变组织对水电用高强度贝氏体钢再加热奥氏体晶粒长大的影响

对某水电用800 MPa调质贝氏体高强钢进行了热变形-热处理晶粒长大的实验室联合试验。采用Gleeble-3500热力模拟试验机对钢试样进行不同工艺热压缩变形后冷却至室温,随后对试样进行模拟淬火再加热,在900～1200℃不同温度和保温时间条件下奥氏体化,研究热变形组织的差异对重新奥氏体化晶粒长大的影响规律。结果表明,不同应变速率(0.01～10 s^-1)、变形温度(900～1150℃)和60%工程应变下,试验钢获得的变形组织大致可分为3类：带有明显变形特征的组织、均匀细小的完全再结晶组织和已长大粗化的再结晶组织。3类组织再加热过程中其晶粒长大趋势基本相同,起始晶粒尺寸越大则最终奥氏体晶粒尺寸越大;但在950℃等温时,带有明显变形特征组织的变形试样奥氏体晶粒先缓慢长大后又迅速长大粗化。经评估验证,所建立的Sellars模型、Beck模型和Hillert模型晶粒长大动力学方程对于试验钢的奥氏体晶粒长大行为均有比较满意的预测效果。3类变形组织对应的Hillert模型及Sellars模型中奥氏体长大激活能基本相同,说明同一成分钢种的初始组织的差异并未显著影响晶粒长大机制...     

AM80-xSr-yCa镁合金高温压缩变形行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机对一种新型AM80-xSr-yCa镁合金进行高温压缩变形实验,研究其在温度300℃~450℃、应变速率0.01s-1~10s-1条件下的流变行为。高应变速率下,试样的变形热带来的温升不可忽略,对真应力-真应变的测量值进行相应修正后,求得了本构方程中的系列常量。结果表明,应变速率和变形温度的变化,强烈影响着合金流变应力的大小,流变应力值随变形温度的降低和应变速率的提高而增大;金相组织观察表明,动态再结晶是该实验条件下晶粒细化和材料软化的主要机制,再结晶的程度主要受变形参数影响。变形温度越高,变形量越大,动态再结晶进行的越充分;应变速率越大,再结晶平均晶粒尺寸就越小。     

基于元胞自动机法的7055铝合金动态再结晶变形参数优化（英文）

为了研究7055铝合金在热压缩过程中的组织演变规律,基于元胞自动机法(CA)建立7055铝合金动态再结晶(DRX)模型。为了获得模型的材料参数,进行单道次热压缩实验,通过最小二乘法拟合获得7055铝合金的位错密度模型、形核率模型和再结晶晶粒长大模型。研究应变、应变速率、变形温度和初始晶粒尺寸对热压缩过程中显微组织演变的影响。结果表明:在热压缩过程中,动态再结晶使材料晶粒明显细化。大应变、高温和低应变速率有利于晶粒细化;动态再结晶晶粒的稳态晶粒尺寸与初始晶粒大小无关,而取决于温度和应变速率的变化;分析热压缩过程动态再结晶动力学规律。由CA仿真流变应力值和仿真组织图与实验结果的对比可知,所建立的基于CA法的动态再结晶模型能有效地预测7055铝合金在热变形过程中的动态再结晶组织演变规律。     

近α钛合金TA15在β单相区等温变形过程中不连续动态再结晶的模拟与实验研究(英文)

介绍了元胞自动机法模拟钛合金Ti-6A1—2Zr—1Mo—1V(TA15)在β单相区等温压缩过程中的不连续动态再结晶现象。通过元胞自动机模型,动态地模拟了再结晶的形核和后续长大。再结晶晶粒长大的驱动力由晶界处位错密度的演化提供。为了验证本CA模型的正确性,将通过CA模型预测所得的应力-应变曲线与实验值进行对比。对比结果表明,在1020℃,应变速率1.0、0.1、0.01 s~(-1)的条件下,二者平均相对误差分别为10.2%、10.1%和6%;而在1050℃,应变速率1.0、0.1、0.01 s~(-1)的条件下,二者平均相对误差分别为10.2%、11.35%和7.5%,验证了模型的可靠性。另外,基于该CA模型预测研究了再结晶晶粒尺寸、长大速度和再结晶动力学特征。结果表明,再结晶晶粒长大速率随着应变速率或温度的升高而升高;再结晶晶粒尺寸随着应变速率的降低而增加;再结晶体积分数随着应变速率的增加或温度的降低而降低。     

铸态ER8车轮钢的热变形行为及本构模型研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度为900~1250℃、应变速率为0.001~1 s^-1的条件下对铸态ER8车轮钢进行热压缩试验,得到真应力-真应变曲线。结果发现:其真应力-真应变曲线符合动态再结晶型软化机制,变形初始阶段,材料发生硬化,真应力快速增加,随着变形的继续,材料发生动态回复,加工硬化速率减缓;在材料变形过程中,材料畸变的应变储存能增加,动态再结晶激活,真应力迅速降低,后硬化及软化达到动态平衡。并分析了变形温度和应变速率对该材料高温下真应力的影响,发现真应力的大小随着变形温度的升高及应变速率的降低而减小。通过对试验数据的归纳整理得出,铸态ER8车轮钢的热变形激活能为258.4 k J·mol^-1。建立了Arrhenius双曲正弦本构方程,用作图法求解加工硬化速率,找出峰值应变及临界应变,基于此建立动态再结晶体积分数模型。其能精准地预测此材料的高温软化行为,为有限元数值模拟提供了理论基础。     

TP347不锈钢动态再结晶行为及组织演变分析

采用Gleeble-3500热模拟试验机对TP347含铌奥氏体不锈钢进行单道次等温热压缩试验。热压缩温度为900～1150℃,应变速率为0.005～0.05 s-1。由流变应力曲线的回归分析得到TP347钢的动态再结晶激活能及有关的材料常数。通过金相检验揭示了TP347钢动态再结晶晶粒尺寸的变化。研究表明,TP347钢的动态再结晶晶粒尺寸随着应变速率的增大而减小;由于含铌,导致在相同变形条件下,与304不锈钢相比TP347钢的稳态应力更高,晶粒更加细小。这主要是由于TP347钢中高温析出碳化铌并对晶界及位错运动起钉扎作用所致。     

DP工艺GH4169合金新型高温本构模型及组织定量研究

通过高温热压缩试验,得到经DP工艺处理的GH4169合金在变形温度为900~1060℃、应变速率为0.001~0.5 s~(-1)、压缩量为70%条件下的真应力-真应变曲线,依据流变曲线特征,界定出加工硬化-动态回复和动态流变软化两个阶段,建立了相应的新型高温流变本构模型,同时观察了变形显微组织,进行了定量金相统计分析。结果表明:GH4169合金高温压缩显微组织中的动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高或应变速率的降低而逐渐增大;δ相含量逐渐减少,在1060℃时基本消失。通过引入标准统计参数——相关系数和平均相对误差绝对值,表明预测值和实际试验数值吻合度较高,所建立的本构方程可以用于准确预测经DP工艺处理的GH4169合金热成形过程中的应力值和热成形工艺优化。