蠕变时效应力对Al-Li-S4合金变形及组织性能的影响和本构模型

对Al-Li-S4合金进行了固溶、淬火及不同应力的高温蠕变时效试验,对蠕变后的试样进行了力学性能测试及TEM微观组织观察,研究了蠕变时效应力对该合金变形行为及微观组织与力学性能的影响。结果表明:与无应力时效相比,材料的强度及蠕变速率都有明显的提升。通过对蠕变行为的分析,建立了Al-Li-S4合金的本构模型,进一步对试验数据回归,得到了蠕变本构方程中的材料常数。     

2524铝合金蠕变时效本构建模及回弹仿真（英文）

研究2524铝合金板材蠕变时效过程中的本构建模及回弹仿真。在180~200℃、140~210 MPa和16 h条件下,对2524铝合金进行一系列的蠕变时效实验。基于这些实验数据建立能够很好地描述合金蠕变时效行为的材料本构模型。通过将本构模型嵌入到有限元软件MSC.MARC的子程序中,分析沿板材厚度分布的内应力对回弹的影响。仿真结果表明:仅考虑拉应力时,板材回弹量为61.12%,而同时考虑拉应力和压应力时,回弹量为65.93%。另外,对2524铝合金板材进行蠕变时效成形实验。成形板材回弹量为68.2%,其值更接近65.93%。这表明仿真分析时同时考虑板材厚度方向的拉压内应力更能准确预测构件的回弹量,这样得到的仿真结果更符合实验结果。     

预变形方式及应变对Al-Cu-Li合金蠕变时效弯曲成形过程的影响（英文）

在一系列蠕变时效成形试验(CAF)的基础上,采用弯曲变形方法表征Al-Cu-Li合金在蠕变时效成形过程中的蠕变变形行为,并研究其在不同预变形条件下的力学性能和显微组织演变规律。结果表明,弯曲蠕变应变表征方法能直观地描述合金在CAF过程中蠕变变化。随着预变形应变的增加,试样的蠕变应变先增大后减小。预变形应变的增加能促进时效析出过程,提高成形合金的室温拉伸性能、Kahn撕裂性能和疲劳扩展性能。与预拉伸试样样相比,预轧制试样产生稍弱的加工硬化,但也产生较强的时效强化效应,因此,其强度、韧性和损伤性能均有一定程度的提高。在所有类型的试样中,3%轧制试样经CAF处理后的综合力学性能最好。     

预变形2219铝合金应力松弛时效成形统一本构建模及回弹预测（英文）

通过应力松弛时效实验和有限元仿真研究预变形2219铝合金应力松弛行为。结果表明:应力能促进时效析出进程,缩短到达峰值强度的时间。且初始应力越大,时效后的剩余应力越高,合金的屈服强度越大。基于显微组织演变和时效强化理论建立统一本构模型,并通过子程序开发将其嵌入有限元仿真模型中。发现仿真回弹后的半径与实验值间的相对误差为3.6%,回弹为16.8%。从而可知,所建立的应力松弛时效本构模型能较好预测带筋壁板时效过程中的回弹行为。     

预变形对Ti-6Al-4V合金时效行为和力学性能的影响（英文）

研究了固溶处理后预变形对Ti-6Al-4V合金时效行为和力学性能的影响。结果表明:在940和955℃固溶处理后进行预变形,可以提高时效过程中第二相α的析出。在940℃固溶处理后,随着预变形量的增加,时效处理后第二相α含量增加,α相尺寸减小,合金的强度和硬度增加。在时效处理之前进行预变形可以明显提高合金的抗拉伸强度和硬度,也能同时保持比较好的韧性。相对固溶温度为940℃,Ti-6Al-4V合金在955℃固溶处理后进行预变形对于提高合金的强度和硬度的效果不显著。采用扫描电镜对不同预变形和时效处理后的合金断口形貌进行了分析。     

高温预变形对Al-Mg-Si合金自然时效及烘烤硬化的影响（英文）

采用显微硬度测试、差示扫描量热法(DSC)和透射电镜(TEM)测试研究高温预变形工艺对Al-Mg-Si合金自然时效和烘烤硬化的影响。结果表明:合金固溶处理后立即进行170℃预变形可以有效降低常温预变形工艺的T4态硬度过高等有害作用,并产生更好的烘烤硬化效果。170℃预变形7%并保持10 min是最佳的高温预变形工艺,可以使合金获得较低的T4态硬度和良好的烘烤硬化效应。高温预变形过程中同时产生的位错和Cluster(2)可以显著地抑制合金的自然时效,并促进烤漆过程中β″相的析出,同时产生的动态回复可以有效抑制加工硬化产生的不利影响。     

蠕变时效制度对回归态Al-Zn-Mg-Cu合金析出相的影响（英文）

基于回归再时效(RRA)工艺,提出一种新的回归-应力时效制度(RSA)用于Al-Zn-Mg-Cu合金。系统研究了应力时效制度(时效时间和应力)对回归态Al-Zn-Mg-Cu合金析出相的影响。透射电镜(TEM)观察结果表明:在回归处理后,合金内部存在大量的基体析出相(MPts)和轻微不连续的晶界析出相(GBPsi时效时间和应力对回归态合金析出相的影响十分显著。随着时间和应力的增加,基体析出相的尺寸增加而密度减少;同时,晶界析出相的尺寸、间距和无沉淀的宽度也增加。相比于回归再时效工艺,回归-应力时效工艺使得晶内析出相尺寸增加,无沉淀析出带变窄且晶界析出相更不连续。     

预变形对高纯Al-Cu-Mg合金组织和力学性能的影响（英文）

通过拉伸测试、硬度测试、扫描电镜以及透射电镜等手段,研究预变形对高纯Al-Cu-Mg合金180°C时效后组织和力学性能的影响。结果表明:与未预变形的样品相比,随着预轧制量的增加,预轧制后样品的峰值硬度值逐渐增加,而达到峰值硬度所需的时间也逐渐缩短。此外,在预变形的合金时效过程中观察到双峰硬化现象。TEM的研究结果表明,经冷轧变形的合金随着预变形量的提高,合金中S′(Al_2CuMg)相的密度增大,尺寸减小,这种高密度、细小的S′相以及高密度位错是导致合金峰值硬度和强度提高的主要原因。     

结合自然时效和大预变形提升Al-Mg-Si-Cu合金蠕变时效响应研究

通过改变常规冷变形和自然时效顺序,提出一种结合自然时效和大预变形提高Al-Mg-Si-Cu合金蠕变量和力学性能的工艺.通过硬度测试、蠕变时效测试、拉伸力学性能测试和透射电镜观察,对比了常规处理和改进工艺处理的试样在蠕变时效过程中的硬度、蠕变量、力学性能和微观结构的演变规律.结果 表明,改进工艺处理能够有效延长合金蠕变时...     

纯钼薄板的温变形行为及本构建模（英文）

纯钼薄板在航天领域中有很好的应用前景,而准确表征纯钼板在温热条件下的力学性能是明确钼构件成形性的必要条件。因此,基于在不同温度(20～500℃)和应变速率(5×10~(-4)～1×10~(-2)s~(-1))条件下进行的拉伸试验,对纯钼薄板的流动应力行为、厚向异性和断裂行为进行了研究。结果表明,纯钼薄板的变形抗力对温度敏感,同时,厚向异性指数r随温度变化较小。应变硬化指数从室温到300℃呈显著增大趋势,之后随着温度升高而趋于稳定。随着温度升高,纯钼薄板的断裂延伸率先升高后略减小。裂纹产生于晶界,随后晶粒沿着晶间裂纹的分离导致断口分层现象的产生。建立了修正的Johnson-Cook纯钼薄板本构模型,模型平均误差低于5%。     

回归再时效7150铝合金的蠕变时效行为（英文）

通过蠕变时效实验、拉伸性能测试、电导率测试和透射电镜观察,系统研究回归再时效状态的7150铝合金的蠕变时效行为。蠕变时效实验结果表明,回归再时效状态7150铝合金的稳态蠕变主要是位错攀移机制(应力指数≈5.8),其稳态蠕变行为对晶内和晶界的析出相变化不敏感,但总的蠕变变形随着再时效时间的延长而增大。另外,在140°C蠕变时效16 h后,4种回归再时效样品的屈服强度和抗拉强度基本相同,但伸长率随着再时效时间的延长略有下降。而且回归再时效处理有利于提高7150铝合金的硬度和电导率。研究结果表明,蠕变时效前的回归再时效处理可以改善7150铝合金的晶内和晶界组织,提高合金的成形效率,改善合金的综合性能,包括力学性能和电导率。     

预变形对TB3合金时效析出行为及其力学性能的影响

研究固溶处理后的预变形对Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al(TB3)随后时效过程中α相析出行为以及时效处理后力学性能的影响.对于经过预变形的试样时效后在金相显微镜下观察到网状的析出组织.透射电子显微镜观察表明:预变形时效试样中,α片优先在滑移带、晶界等高密度位错区形核长大,并伴有α片的变体选择效应.金相与X射线衍射结果表明,预变形对α相变有促进作用.拉伸试验结果显示:与自由时效相比,通过冷变形可以缩短时效时间,提高材料拉伸强度,但同时降低了材料的延性.     

预变形结合人工时效对Al-Mg-Si合金力学性能的影响

研究预变形结合人工时效处理对AA6060铝合金强度和韧性的影响。对经过均匀化热处理和挤压加工的AA6060铝合金进行固溶处理,然后对材料实施0-10%的预变形并再进行时效处理或者在人工时效过程中进行同步变形。通过对不同时效处理后的合金的显微硬度和拉伸性能分析,发现预变形对材料的时效行为和力学性能有显著影响,它可以使合金的时效速度明显加快。比较预变形和同步变形对人工时效的影响发现,同步变形结合人工时效可以使该合金在更短的时间内得到更好的力学性能。对两种变形对时效行为的影响机理进行了探讨。     

预变形对Al-Mg-Si-Cu合金时效硬化和显微结构的影响

采用显微硬度测试、拉伸实验、EBSD和TEM等检测手段研究了不同变形量对形变和时效结合制备的Al-Mg-Si-Cu合金力学性能和显微结构的影响.结果表明,随着变形量的增加,轧制态合金的硬度会逐渐增加,后续时效过程中形变合金均能进一步强化但时效硬化能力逐渐下降;晶粒沿着轧制方向逐渐被拉长为层状结构,形成大量亚晶界.变形量小时,合金内位错密度随着形变量的增加而增加;变形量较大时,位错发生缠结并形成亚晶.形变导致的位错组态变化显著影响合金的析出特性,析出相逐渐从离散分布演变为连续分布,连续分布的析出相是溶质原子析出与缺陷退化交互作用的结果,通过调整形变量和时效工艺有助于制备强度和塑性结合良好的铝合金.     

2099 Al-Li合金热变形本构模型（英文）

采用高温等温压缩试验并利用修正后的流变曲线,研究了2099 Al-Li合金在变形温度为300~500℃,应变速率为0.001~10 s-1,变形量(真应变)为0.7条件下的流变行为。结果表明:可用包含Z参数的双曲正弦形式来表征变形温度和应变速率对2099 Al-Li合金热变形行为的影响;将应变作为影响因素,求解了不同应变量下的材料常数,并构建了考虑应变的本构模型;统计分析结果表明,除了在变形温度为300℃,应变速率为10 s-1之外,该模型能够很好的预测2099 Al-Li合金高温流变行为。     

预压缩变形对Zr-Sn-Nb-Fe-Cr-Cu合金时效析出行为的影响

本文采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM),系统研究了经6%和12%预压缩变形处理后Zr-Sn-Nb-Fe-Cr-Cu合金在时效过程中的第二相析出行为。研究结果发现,预变形量对Zr合金时效析出行为有显著的影响,在相同的时效条件下,预压缩变形量为12%的合金第二相粒子平均尺寸比6%的合金小约10nm;600℃下时效时,Zr合金的第二相粒子平均尺寸与预变形量呈线性反比关系。透射电镜分析结果表明,合金在500℃低温时效30min时先析出含有少量Cu元素的正交结构Zr3Fe相;当时效1800min后,除了大尺寸的Zr3Fe外还有六方结构的Zr(Fe,Nb)2析出,但预压缩变形量对Zr合金的第二相析出种类没有显著影响。     

Cu-Be-Co-Zr合金时效析出动力学（英文）

研究了Cu-Be-Co-Zr合金480℃恒温时效条件下的时效析出动力学。根据导电率与析出相体积分数的关系,计算了Cu-Be-Co-Z合金不同时效时间(0,30,60,120,180,240,360,480,600 min)对应的析出相转变比率,建立了Cu-Be-Co-Zr合金480℃时效条件下的析出相变动力学方程和导电率方程,并在此基础上绘制了等温转变动力学S曲线;采用固态热分解反应机理的积分方程,揭示了Cu-Be-Co-Zr合金时效析出转变机制为受扩散控制的反应机理。     

预时效对Al-5.2Mg-0.45Cu-2.0Zn合金室温稳定性的影响（英文）

研究了预时效对Al-5.2Mg-0.45Cu-2.0Zn合金时效析出行为的影响。结果表明:预时效不仅提高了合金的室温稳定性,避免了合金烤漆软化,同时提高了合金的烤漆时效响应速度。合金经T4处理后,再峰时效处理后的组织包括粗大的T-Mg_(32)(AlZn)_(49)相以及针状的S-Al_2MgCu相。然而合金经T4P处理后,再峰时效处理的组织只含有细小而高密度的T-Mg_(32)(AlZn)_(49)相而不包括S-Al2MgCu相。自然时效后不稳定的原子团簇在180℃时效后会回溶到基体中,从而抑制了合金的时效析出强化。而预时效后生成的稳定的原子团簇会成为180℃时效的形核点,显著提高了合金的时效响应速度。     

应力对蠕变时效2524合金微观组织的影响(英文)

研究了2524合金(Al-4.3Cu-1.5Mg)通过蠕变机器施加不同应力(0、173和250 MPa)在170℃时效的微观组织变化,测定了不同应力下的硬度曲线,并利用透射电镜(TEM)观察相应的微观组织。结果表明:施加应力的样品,时效后其峰值硬度增加,而达到峰值硬度所需的时间缩短;时效成形后,S(Al2CuMg)相长度变短,而密度增加;弹性应力下GPB区对峰值硬度起主要作用。     

预时效对粗晶β钛合金组织性能的影响（英文）

研究了预时效时间对粗大晶粒β钛合金(Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe)组织与力学性能的演变。结果表明:预时效可以辅助次生α相形核,形成细小均匀的次生α相,随着预时效时间延长,次生α相变得越细小;β钛合金对预时效处理很敏感,在粗晶条件下,经过550℃的单级时效,强度仅为1340 MPa,而经350℃预时效处理后,再经550℃的双级时效处理,强度可达到1760 MPa,和单级时效相比提高了30%;维氏显微硬度由于次生α相的细化,随着预时效时间的延长而增大。