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。     

Al-Zn-Mg-Sc-Zr合金的热变形行为及加工图

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程和加工图,采用电子背散射衍射(EBSD)分析变形过程中合金的组织特征.结果表明流变应力随变形温度的升高而降低;当应变速率ε=10s-1,变形温度为300～500℃时,合金发生了动态再结晶.Al-5.5Zn-1.5Mg-0.2Sc-0.1Zr合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述.在热变形过程中,随着真应变增加,合金的变形失稳区域增大.该合金适宜的变形条件如下变形温度300～360℃、应变速率0.01～0.32s-1,或变形温度380～500℃、应变速率0.56～10s-1.     

稀土Y掺杂对Mg-3.0Zn-0.6Zr合金热压缩变形性能的影响

研究了质量分数为1%稀土Y掺杂对Mg-3.0Zn-0.6Zr合金在变形温度为523~723 K、应变速率为0.001~1 s-1范围内的热压缩变形性能的影响。基于动态材料模型建立的加工图,借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等设备,结合流变特征、微观组织结构演变,分析了Y添加对合金热变形机制及工艺参数的影响。结果表明,流变应力受变形条件影响较大,随变形温度的降低或应变速率的升高而增大;Y掺杂对流变曲线变化趋势影响较小,而对应力水平影响较大,各变形条件下均有不同程度提高,最大增幅约40%。另外,Y添加扩大了功率耗散区域,功率峰值约增大22%并转移至673~723 K、0.1~1 s-1附近,失稳缩至523~723 K、0.001~0.01 s-1的马鞍形区域,加工图给出的最优加工参数由高温低应变速率转移至523~723 K、0.1~1 s-1附近。     

Y对Cu-Cr-Zr合金高温热变形行为的影响

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cu-Cr-Zr和Cu-Cr-Zr-Y合金,进行高温等温压缩试验,研究了在变形温度为650~850℃、应变速率为0.001~10 s-1条件下两种合金的流变应力的变化规律,测定了真应力一应变曲线,从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金热压缩变形时的热变形激活能Q和本构方程,并利用光学显微镜分析了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:稀土元素Y的加入细化了微观组织,提高了Cu-Cr-Zr合金的动态再结晶体积分数,并且大幅降低了合金的热变形激活能Q,改善了其热加工性能。     

铸造Mg-6Zn-(1-2)Y合金热压缩变形行为

通过常规铸造(金属型)制备了Mg-6.24Zn-1.88Y和Mg-5.96Zn-0.89Y合金。采用Gleeble-3500热模拟试验机在温度为150~350℃、应变速率为0.015~15 s-1条件下,对两种合金的热压缩变形行为进行了研究。结果表明,Mg-6.24Zn-1.88Y合金由α-Mg,I-Mg3YZn6和Mg6.8Y0.35Zn2.81相组成,Mg-5.96Zn-0.89Y合金由α-Mg,I-Mg3YZn6和Mg12YZn相组成;增强相多以"共晶组织"形式和杆状分布在α-Mg枝晶间,Mg-6.24Zn-1.88Y合金增强相较多、且组织较细。150℃变形时孪生起着重要的作用,250℃变形机制由孪生向再结晶逐渐过渡,350℃再结晶是主要的变形机制。在相同形变条件下,含增强相较多、且组织较细的Mg-6.24Zn-1.88Y合金具有较高的应力水平。增强相在热压缩过程中易被破碎、球化,沿流变方向分布。     

准晶增强的Mg-Zn-Al-(Y)合金热压缩变形行为

通过常规金属型铸造工艺制备准晶相增强的Mg-8Zn-4Al(ZA84)和Mg-8Zn-4Al-0.5Y(ZAY8405)合金,采用Gleeble-1500热模拟试验机在温度230℃和应变速率0.0015-1.5 s-1的条件下,对准晶增强的Mg-Zn-Al-(Y)合金的热压缩变形行为进行了研究.结果表明:ZA84和ZA...     

NiPt15合金热变形行为及热加工图研究

通过Gleeble-3500 热模拟实验机在950~1150℃,应变速率为0.01~3s-1 条件下的近等温热模拟压缩实验,建立了NiPt 15合金的流变应力-应变曲线及其热加工图。分析了NiPt15合金不同变形阶段的功率耗散情况;阐明了NiPt15合金的损伤失稳机制;基于Prasad 动态材料模型获得了不同应变速率、温度条件下的能量耗散率和失稳系数;研究了应变量、温度和应变速率对于能量耗散率和失稳系数的影响。结果表明：（1）变形温度是影响曲线变化趋势及动态再结晶的主要因素,且变形温度越高,应变速率越低,动态再结晶越充分;（2）加工失稳机制主要包括局部塑性变形、剪切变形带以及开裂,随真应变的增大先发生局部塑性变形,而后由剪切变形带取代,并最终向开裂演变;（3）NiPt15合金较为优异的加工实验条件主要集中在非失稳区,即变形参数1000~1100℃,0.03~0.1s-1以及1100~1130℃,0.01~0.03s-1范围内,并通过显微组织分析对热加工图进行了验证。     

028合金热变形行为及加工图

采用Gleeble-1500热模拟压缩试验机对028合金进行恒温热压缩实验,变形温度为1120~1220℃,应变速率为0.1~10 s-1,研究了028合金的热变形行为及加工图,得到了028合金最佳的热挤压工艺。结果表明,建立的本构方程能较好的预测028合金在热变形中的峰值应力;028合金在热加工过程中发生动态再结晶,随变形温度升高,动态再结晶百分数和晶粒尺寸逐渐增加,动态再结晶晶粒尺寸随应变速率增加而减小,加工图中存在两个安全区、一个失稳区和一个危险区,028合金的最佳热挤压温度为1200℃,应变速率为1 s-1。     

铸态GH2132合金热变形行为和热加工图EI北大核心CSCD

利用Gleeble−3500热模拟机的热压缩实验,研究了铸态GH2132合金在变形温度为1173~1423 K和应变速率为0.001~10 s^(−1)条件下的热压缩变形行为和微观组织演化规律,分析该合金在不同变形条件下的热变形激活能Q值、应变速率敏感指数m值、温度敏感指数s值的变化规律,基于动态材料模型(DMM)建立热加工图,结合微观组织确定出最佳热加工参数。结果表明:随着变形温度的升高、应变速率的降低,流变应力减小,GH2132合金为应变速率和温度敏感型材料。提高变形温度、降低应变速率有利于获得均匀分布的等轴晶粒。结合热加工图和高温变形微观组织确定,铸态GH2132合金合理的热变形参数所对应的变形温度和应变速率区间分别为1295~1418 K和3.07~10 s^(−1)。     

Ti-6Al-7Nb合金高温塑性变形行为及热加工图研究

本文以Ti-6Al-7Nb合金为研究对象,采用Gleeble-3500热模拟压缩试验机进行不同温度和应变速率压缩试验。分析了Ti-6Al-7Nb合金在变形温度1023 K、1073 K、1123 K、1173 K,应变速率为0.005 s-1、0.05 s-1、0.5 s-1、5 s-1和10 s-1,最大变形量为60%下的高温变形行为及热加工特性。结果表明：变形温度与应变速率对Ti-6Al-7Nb合金的流动应力影响较大,其中应变速率是影响加工硬化过程的主要因素。Ti-6Al-7Nb合金在发生热塑性变形时后的物相主要有：初生α相、片层状α相、次生α相、片层状β相以及发生球化的初生α相等。Arrhenius本构方程模型适用于低温低应变速率和高温高应变速率形变条件的Ti-6Al-7Nb合金高温变形。利用MATLAB构建计算确定了合金最佳塑性变形区间为：应变速率0.0067 s-1-0.1353 s-1和温度1100-1173 K,在该区间有可能获取Ti-6Al-7Nb合金最佳的塑性变形工艺参数。     

铸态粗晶Ti-5553钛合金高温变形行为与机理研究

本文借助Gleeble-3800热模拟试验机系统地研究了铸态粗晶Ti-5553合金在温度700 ℃~1100 ℃、应变速率为0.001 s_^-1~10 s_^-1条件下的高温变形行为。研究结果表明合金的流变应力对变形温度和速率都有强敏感性,流变软化过程也随变形参数的改变呈现出不同的模式。通过经典的动力学模型,建立了合金高温变形的本构关系和激活能分布图,进一步基于动态材料模型构建了合金的热加工图并实现了对不同加工区间变形机制的识别。合金在低温区(700 ℃)和高速率区( 1 s_^-1)均展现出失稳变形的特征,包括外部开裂、绝热剪切带、局部流变等机制,在实际加工中应对这些加工区域进行规避。合金在800 ℃及中低速率( 0.1 s_^-1)变形下的主导机制为α相的动态析出,在中高温(900 ℃-1100 ℃)及中低速率变形下的主导机制为动态回复与动态再结晶的结合。此外,合金在高温较低应变速率(1100 ℃/0.01 s_^-1)条件的变形中表现出大范围动态再结晶的行为特点并伴随稳定的流变软化,因此此条件附近的参数区间被认定为该合金的最优加工窗口,应在实际加工中给予优先考虑。     

Ca对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热变形行为及热加工性能的影响

利用Gleeble3500热模拟试验机研究了Ca对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金在变形温度573～723 K,应变速率0.001～1 s-1的热变形行为及热加工性能的影响。结果表明:Ca增大了合金的流变应力及变形激活能,扩宽了加工安全区及最佳加工区范围,但降低了最大功率耗散因子及动态再结晶程度。结合激光共聚焦显微镜分析了合金热压缩后组织,验证了热加工图的准确性,并制定了合理的热加工工艺,Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的最佳加工区域为:应变速率0.001～0.01 s~(-1),温度623～723 K。根据最佳加工工艺参数获得了表面质量良好,无变形缺陷的等温锻造合金。     

Ti3Al基合金的热变形行为及加工图

采用THERMECMASTER-Z热模拟试验机对Ti3Al基合金进行等温恒应变速率压缩试验,基于动态材料模型的加工图技术研究该合金在950~1350 ℃和0.001~10 s-1范围内的高温变形特性,并优化出其适宜的高温变形参数范围。结果表明,在应变速率较高(≥0.05 s-1)时,变形多处于失稳区域。在变形温度为950~1100 ℃,应变速率为0.05~10 s-1区域,发生了绝热剪切和局部流动现象;在变形温度为1100~1350 ℃,应变速率为0.1~10 s-1区域发生了β组织的不均匀变形。在变形温度为1250~1350 ℃,应变速率低于0.01 s-1时,变形组织粗大,其变形机制为动态回复。在变形温度为1100~1180 ℃,应变速率为0.001~0.015 s-1时,功率耗散效率多大于0.55,变形组织中出现了亚晶;在温度为970~1010 ℃,应变速率为0.001~0.01 s-1时,功率耗散系数大于0.5,其变形机制可能为超塑性成形,这2个区域为Ti3Al基合金适宜的热变形工艺参数范围     

基于本构方程和热加工图的Al-xMg-2.8Zn合金的热变形行为研究

通过热压缩模拟试验研究了Al-xMg-2.8Zn合金在变形温度为300~490 ℃、应变速率为0.001~5 s^-1条件下的热变形行为。修正了应变-应力曲线中由于变形热引起的流动软化现象后,利用Arrhenius本构方程和热加工图预测并分析了Al-xMg-8Zn合金的热变形行为。结果表明,随着Mg含量的增加,应变速率的升高,或者变形温度的降低,流变应力随之增大。结合热加工图和微观组织观察,确定了合金的最佳热加工参数范围。通过对比发现,随着Mg含量的增加,最佳热变形温度和应变速率范围均变大,变形失稳区域向高温和低应变速率区域扩展。     

稀土对6063合金热变形行为的影响

研究了稀土对６０６３合金热变形行为的影响，绘制了真应力－真应变曲线，并计算了热变形激活能，得到了各变形工艺参数之间的定量关系，为６０６３ＲＥ合金热变形工艺的制定提供了理论依据。     

轧制态ME20M镁合金热拉伸变形行为及加工图

在变形温度为623～773 K,应变速率为0.001～0.1 s~(-1)的条件下,通过INSPEKT Table 100 kN电子万能高温试验机对轧制态ME20M镁合金进行了热拉伸实验,分析了变形温度和应变速率对材料流动应力的影响,建立了热变形条件下的本构模型及加工图。结果表明:随着变形温度的降低和应变速率的升高,轧制态ME20M镁合金的流动应力增加;建立的本构模型预测峰值应力与实验结果吻合较好,平均相对误差为5.19%;考虑应变对本构模型中材料常数影响后的预测应力值与实验值的相关度较高,平均相对误差为6.00%;最佳热加工范围为673～773 K、应变速率0.001～0.01 s~(-1)。     

TA15钛合金高温热压缩变形行为及热加工图

获得准确的钛合金塑性变形特征和热加工条件,是钛合金挤压、轧制等塑性加工工艺参数选择的重要依据。本实验研究了TA15钛合金在应变速率0.01~20 s~(-1)、变形温度850~1050℃条件下的压缩变形行为、组织特征,采用Arrhenius双曲正弦函数模型推导出了TA15本构方程,基于动态材料模型建立了合金在真应变0.1~0.7时的热加工图。结果表明,在本实验的应变速率和变形温度的条件下进行压缩变形,随着变形温度的升高,合金中的α相逐渐向β相转变;随着应变速率的提高,α相向β相转变的程度逐渐减小。根据热加工图确定了合金的两个热加工安全区域:(1)变形温度950~1050℃、应变速率0.01~0.37 s~(-1);(2)变形温度875~950℃、应变速率1.65~13.5 s~(-1)。     

Characterization of the Hot Deformation Behavior of Cu–Cr–Zr Alloy by Processing Maps

Hot deformation behavior of the Cu–Cr–Zr alloy was investigated using hot compressive tests in the temperature range of 650–850 °C and strain rate range of 0.001–10 s-1. The constitutive equation of the alloy based on the hyperbolic-sine equation was established to characterize the flow stress as a function of strain rate and deformation temperature. The critical conditions for the occurrence of dynamic recrystallization were determined based on the alloy strain hardening rate curves. Based on the dynamic material model, the processing maps at the strains of 0.3, 0.4 and 0.5were obtained. When the true strain was 0.5, greater power dissipation efficiency was observed at 800–850 °C and under0.001–0.1 s-1, with the peak efficiency of 47%. The evolution of DRX microstructure strongly depends on the deformation temperature and the strain rate. Based on the processing maps and microstructure evolution, the optimal hot working conditions for the Cu–Cr–Zr alloy are in the temperature range of 800–850 °C and the strain rate range of 0.001–0.1 s-1.