AZ80镁合金热变形过程中的动态再结晶动力学和运动学模型

采用热模拟实验方法测试了AZ80镁合金材料的真实应力-应变曲线, 变形温度范围533K - 683K, 应变速率范围0.001 - 10 s-1, 变形程度为50%。动态再结晶的晶粒尺寸随着变形温度的升高和应变速率的降低而增大。确定了AZ80镁合金的热激活能, 确定了AZ80镁合金材料热变形时的本构方程。根据Sellars方程, 确定了AZ80镁合金的动力学模型, 其定义为描述发生动态再结晶体积分数与变形温度和应变速率的函数关系。确定了AZ80镁合金的运动学模型, 其定义为描述动态再结晶晶粒尺寸与Z函数之间数学关系. 动态再结晶晶粒尺寸的模型计算结果与实验结果相吻合,相对误差小于11.8%。确定了临界应变和稳态应变与Z函数之间数学关系。     

Hot Deformation Behavior and Microstructure of AZ31-1Sm Alloy Compression at Elevated Temperatures

在单向压缩热模拟试验机上对AZ31-1Sm合金在变形温度为300~450℃、应变速率为0.01~1 s-1条件下的热变形行为和微观组织进行研究。结果表明:AZ31-1Sm镁合金在热压缩变形时,流变应力随着应变速率的增大和变形温度的降低而增大;该合金的热压缩流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,在本实验条件下,AZ31-1Sm镁合金热热变形激活能Q为160.8 k J/mol。AZ31-1Sm易发生动态再结晶,在高变形温度和低应变速率条件下动态再结晶趋势明显,动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的增加和应变速率的降低而增大。     

铸态AZ61镁合金热压缩变形组织变化

利用Gleeble-1500对铸态AZ61镁合金在变形温度200~500℃,应变速率0.001~1s-1的条件下进行压缩变形;利用显微结构分析和硬度测试等研究不同变形条件下AZ61镁合金的组织和性能,引用Z值(Zener-Hollomon系数)研究温度和应变速率对AZ61镁合金组织的影响,建立再结晶晶粒尺寸与Z值之间的关系。结果表明:铸态AZ61镁合金在热变形时表现出动态再结晶特征,随温度上升,再结晶容易发生且峰值应力降低,再结晶晶粒尺寸随温度升高而增大;随应变速率上升,峰值应力增大且峰值应力对应的应变量增大,再结晶晶粒尺寸减小;硬度大小的变化也与动态再结晶密切相关。     

AZ31-1Sm镁合金高温压缩热变形行为和微观组织研究(英文)

在单向压缩热模拟试验机上对AZ31-1Sm合金在变形温度为300~450℃、应变速率为0.01~1 s-1条件下的热变形行为和微观组织进行研究。结果表明:AZ31-1Sm镁合金在热压缩变形时,流变应力随着应变速率的增大和变形温度的降低而增大;该合金的热压缩流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,在本实验条件下,AZ31-1Sm镁合金热热变形激活能Q为160.8 k J/mol。AZ31-1Sm易发生动态再结晶,在高变形温度和低应变速率条件下动态再结晶趋势明显,动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的增加和应变速率的降低而增大。     

挤压态镁合金动态再结晶临界模型

采用变形温度200～500℃,应变速率为0. 005～5 s-1时在Gleeble1500热模拟试验机上对AZ31挤压态镁合金热变形行为进行试验研究。运用单参数法并引入温度补偿应变速率因子Z,构建挤压态镁合金动态再结晶临界表征模型,通过观察典型变形条件下微观组织的动态再结晶情况验证模型正确性。结果表明:发生动态再结晶所需的激活能为171. 15 k J/mol。此外,得到峰值应变与Z参数的定量关系。临界应变与临界应力随着温度升高和应变速率降低而减小,减小Z值可促进挤压态镁合金动态再结晶的发生。     

铸态镁合金AZ91D热压缩微观组织演变本构模型

在变形温度280~400℃、应变速率0.001~1 s~(-1)、最大变形量50%的条件下,采用等温压缩实验研究了铸态镁合金AZ91D塑性变形和微观组织演变行为。结果表明:AZ91D热压缩变形中发生了不同程度的动态再结晶,提高变形温度和降低变形速率有利于促进动态再结晶晶粒的形核和长大,动态再结晶体积分数随真应变增大呈现慢-快-慢的增长规律。在对实验数据回归分析的基础上,建立了AZ91D动态再结晶临界条件、动力学方程和晶粒尺寸预测模型,并通过定量金相实验结果验证了该模型的合理性。     

基于新加工硬化率方法的AZ80镁合金动态再结晶临界条件

在变形温度为260～410℃、应变速率为0.001～10 s~(-1)条件下,对AZ80镁合金进行热拉伸实验,测试AZ80镁合金的真应力-真应变曲线;依据Arrhenius本构方程形式,确定AZ80镁合金热变形过程的本构关系模型;提出一种新的加工硬化率方法,当加工硬化率函数对应变(ε)求一阶导数后的函数取最小值时所对应的应变值,即为临界应变(εc)。采用新的加工硬化率方法,确定AZ80镁合金在不同变形条件下动态再结晶的临界应变和临界应力;研究热变形工艺参数对临界应变和临界应力的影响规律;确定AZ80镁合金热变形过程中的临界应变、临界应力、稳定应变与Z参数的关系模型。模型计算结果与Sellars模型结果相吻合。     

镁合金AZ61变形组织研究

用热模拟机对AZ61镁合金在150-400℃、0．01～10s^-1条件下进行压缩变形；利用现代冶金分析、硬度测试及扫描电镜等研究不同变形条件下AZ61镁合金的组织与性能。结果表明：AZ61镁合金压缩变形时表现出动态再结晶特征，随温度上升，再结晶容易发生且应力峰降低，再结晶晶粒变大；随应变速率上升，发生再结晶转变的临界应变增大且再结晶晶粒尺寸减小；同时在实验温度范围内，合金塑性随变形温度上升有所改善。     

铸态AZ31B镁合金热压缩实验研究

研究了铸态AZ31B镁合金在温度280～440℃和应变速率10-3～10-1s-1范围内的变形规律.结果表明:铸态AZ31B镁合金在高温下表现出较低的流变应力.其真应力-真应变曲线表现出明显的动态再结晶特征.再结晶晶粒明显细化,晶粒尺寸随着温度或Z(Zener-Hollomon常数)值的下降而增大.在低应变速率下可以得到相对均匀的变形组织.     

AZ80镁合金热变形本构模型及动态再结晶行为研究

基于AZ80镁合金高温热压缩成形试验,对合金热变形本构模型及动态再结晶行为进行了研究。采用双曲正弦模型回归分析变形温度和应变速率对AZ80镁合金热变形流动应力的影响,建立了AZ80合金高温塑性变形的本构模型;定量分析了镁合金发生动态再结晶的临界条件与变形参数之间的函数关系,基于Avrami方程建立了AZ80镁合金动态再结晶动力学模型。     

AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的变形组织及形变特征

在变形温度为150～400 ℃、应变速率为0.3～0.000 3 s~(-1)条件下,在Gleeble1500热模拟机上采用等温拉伸试验对AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的高温塑性及组织演变进行研究.结果表明:两种AZ31镁合金板的峰值应力和峰值应变均随着变形温度的降低和应变速率的增加而逐渐增大.铸轧板的应变硬化指数和应变速率敏感系数均大于常规轧制板的.在高温低应变速率变形条件下,铸轧板的晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板的.低应变速率下拉伸变形后的动态再结晶晶粒尺寸随温度的升高逐渐增加;不同变形条件下铸轧板的晶粒尺寸均小于常规轧制板的;再结晶晶粒尺寸和Z参数呈幂律关系.     

AZ31镁合金的热塑性变形行为及组织演化

采用Gleeble-3800热模拟软件对退火后的AZ31镁合金的热塑性变形行为和组织演化进行研究。AZ31镁合金压缩温度为100～400℃,应变速率分别为0.001、0.1、10 s~(-1),压缩变形量为50%。研究了变形温度和应变速率对AZ31镁合金变形行为的影响。分析了镁合金的组织演化和断口形貌。结果表明,AZ31镁合金的最大应力随应变速率的增大而增大,随温度的升高而减小。在较低温度(100℃)和应变速率(0.001 s~(-1))下,组织是不均匀的,由细晶粒和粗晶粒以及一些孪晶组成。将温度提高到200℃,微观组织内大部分晶粒非常细小,动态再结晶发生得更为完全。继续提高温度到300℃以及400℃,晶粒有粗化的趋势。随着应变速率增加到0.1 s~(-1)和10 s~(-1),动态再结晶在300℃完全发生。     

半连续铸态镁合金AZ31动态再结晶模型建立与验证

通过Gleeble-3500热变形模拟机对半连续铸态镁合金AZ31进行热压缩,变形温度为300~450℃,应变速率为0.01~1.00 s-1,得出应力-应变曲线后进行线性回归处理,建立了动态再结晶动力学模型,而后通过对热压缩中的动态再结晶过程进行有限元分析,将模拟的再结晶结果与实验结果进行比较验证。结果表明,随着变形温度的升高或者应变速率的降低,动态再结晶分数增加。同时,变形温度越低,应变速率越高,再结晶晶粒尺寸越细小。预测的晶粒尺寸、分布与试验结果一致。     

AZ31镁合金初始动态再结晶的临界条件研究

为确定AZ31镁合金初始动态再结晶的临界条件或临界应变，通过在变形温度范围473～623K、应变速率范围0．001-1 s^-1条件下进行等温压缩试验，利用所得数据并采用单参数方法，建立起AZ31镁合金初始动态再结晶的临界条件，即临界应变（εc）与变形条件（引入温度补偿应变速率因子即Zener-Hollomon参数）的定量关系，并对不同应变下合金微观组织的演变规律进行了研究。     

AZ41M镁合金动态再结晶临界条件

采用Gleeble-1500D型热/力模拟试验机在变形温度300~450℃、应变速率0.005~1 s-1条件下对AZ41M镁合金进行热模拟压缩试验。用计算加工硬化率的方法处理试验数据,再结合lnθ-ε曲线的拐点及–?(lnθ)/?ε-ε曲线最小值判据,建立合金热变形过程中的动态再结晶临界应变模型。根据热压缩实验数据,分析温度和应变速率等工艺参数对合金动态再结晶的影响。结果表明:在该实验条件下,AZ41M镁合金的lnθ-ε曲线均具有拐点特征,对应的-?(lnθ)/?ε-ε曲线均出现最小值,该最小值所对应的应变即为临界应变εc,得到合金临界应变预测模型;临界应变随变形温度的降低和应变速率的增加而增大,且峰值应变εp和临界应变εc的比值满足εp/εc=1.97。     

AZ31镁合金铸轧和常规轧制板拉伸变形的组织演变

采用Gleebe-1500D热模拟试验机对AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板进行了等温拉仲试验,变形温度为150～400℃,应变速率为3X10-6～3×10-1 s-1.研究了AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板在不同变形条件下的组织演变.结果表明,两种板低温变形后的组织主要包括被拉长和破碎的晶粒以及孪晶.随着变形温度的升高,AZ31镁合金开始发生动态再结晶.铸轧板高温低应变速率变形条件下晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板.再结晶晶粒尺寸和参数Z呈幂律关系.     

AZ31镁合金热变形流动应力预测模型

采用近等温单轴压缩实验获得了AZ3l镁合金变形温度为523 723 K,应变速率为0.01—10 s^-1条件下的流动应力,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响规律.结果表明,AZ31镁合金变形过程中发生了动态再结晶,523 K时形成细小组织;而723 K时动态再结晶和长大的晶粒沿径向拉长.考虑实验过程塑性变形功和摩擦功引起的温度升高,在高应变速率条件下采用温度补偿修正了流动应力.在此基础上,建立了基于双曲正弦模型的峰值流动应力和统一本构关系,该模型利用材料参数耦合应变来描述流动应力的应变敏感性,进一步获得了合金热变形过程中流动应力与变形温度、应变速率和应变的定量关系.采用该本构关系模型预测流动应力具有较高的精度,预测值与实测值相关系数为0.976,平均相对误差为5.07%,实验条件范围内预测的流动应力与实验值几乎能保持一致.     

AZ31镁合金热压缩过程动态再结晶行为研究

通过AZ31镁合金热压缩试验,采用电子背散射衍射(EBSD)技术,对不同变形条件(不同温度、应变速率和变形程度)下镁合金热变形过程中的动态再结晶行为、晶粒取向和织构的产生等现象进行研究。结果表明,变形温度越高,再结晶程度表现得越充分,晶粒组织也越均匀,而变形程度越大或应变速率越小,再结晶程度则越大。在镁合金热变形过程中,变形温度是决定其动态再结晶机制的最大影响因素。300℃时,AZ31镁合金再结晶晶粒在原始晶界和亚晶界处形核,再结晶行为主要由亚晶界的转动形成,表现出典型的连续动态再结晶(CDRX)特征。400℃时,局部剪切变形时再结晶晶粒取向发生偏转,表现出典型的旋转动态再结晶(RDRX)特征。热压缩过程中产生■拉伸孪生,晶粒重新旋转基面取向形成基面垂直于压缩方向的纤维织构。     

AZ80镁合金流变应力预测及动态再结晶动力学

采用Gleeble-1500对AZ80镁合金进行热压缩实验,研究其在变形温度为573K~723K、应变速率为0.001s~(-1)~1s~(-1)条件下的高温变形特性及动态再结晶行为。根据真实应力-应变曲线,建立了考虑应变影响的双曲正弦本构模型,模型计算的应力值与实验值相对误差为2.52%。利用未再结晶区的真实应力-应变曲线,建立了AZ80镁合金的动态再结晶动力学模型。     

AZ31镁合金挤压板坯的二次变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对AZ31镁合金挤压板坯进行平面应变压缩实验,研究镁合金二次变形条件下的热变形行为。结果表明,AZ31镁合金挤压板坯二次变形中发生明显的动态再结晶,进一步细化了再结晶晶粒,且二次变形削弱了挤压板坯的(0002)基面织构强度。DEFORM 3D有限元模拟结果表明,当应变速率一定时,变形温度是决定再结晶晶粒大小的主要因素,而当变形温度一定时,高应变速率所引起的显著温升不利于应变累积,因而再结晶晶粒细化效果并不明显。