铸态高强铝合金热变形流变应力行为的研究

文中采用热力模拟试验方法对新型铸态高强铝合金试样进行了热压缩实验,研究了新型高强铝合金在变形温度为300~420℃、应变速率为0.01~1 s-1条件下压缩变形程度达到50%的流变应力变化规律。研究表明,该合金热变形应力—应变曲线呈现动态回复型曲线;流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大;热变形激活能为269.985 k J/mol,应力指数为7.009 7。     

电热合金Cr20 Ni80的热变形行为及热加工图

为了解决Cr20 Ni80电热合金锻造开裂的问题,在Gleeb-1500D热模拟试验机上对该合金进行热压缩试验,研究变形温度为900~1220℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的热变形行为,并根据动态材料模型建立合金的热加工图.合金的真应力-真应变曲线呈现稳态流变特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;热变形过程中稳态流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,其激活能为371.29 kJ·mol-1.根据热加工图确定了热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数,其加工温度为1050~1200℃,应变速率为0.03~0.08 s-1.优化的热加工工艺在生产中得到验证.     

Al-Mg-Sc合金热压缩变形的流变应力行为

采用热模拟试验对1种Al-Mg-Sc合金进行等温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300～450℃,应变速率0.001～1 s-1条件下的热压缩变形流变应力行为.结果表明:该Al-Mg-Sc合金在变形温度为300℃,应变速率0.01～1 s-1的条件下,流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征;而在其他条件下,应力达到峰值后随应变的增加而逐渐下降,表现出动态再结晶特征.应变速率和流变应力之间满足指数关系,温度和流变应力之间满足Arrhenius关系,通过线性回归分析计算出该材料的应变硬化指数n以及变形激活能Q,获得该铝合金高温条件下的流变应力本构方程.     

Al-1.03Mg-1.00Si-0.04Cu铝合金热压缩变形及其加工图

采用Gleeble-1500热压缩模拟试验机在变形温度310～510℃、应变速率0.001～10 s-1的条件下对Al-1.03Mg-1.00Si-0.04Cu铝合金进行热压缩实验,研究该合金热变形行为及热加工特征,建立该合金热变形时的本构方程和加工图.研究结果表明:Al-1.03Mg-1.00Si-0.04Cu铝合金热变形过程中,随着应变速率的增加和变形温度的降低,流变应力上升,合金流变应力达到峰值后曲线呈现稳态流变特征;合金变形激活能Q平均值为170.878kJ/mol,高温变形行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述;根据动态材料模型建立合金的加工图,在320～400℃和0.001～0.005 s-1范围内变形时加工图上出现一个动态回复的峰区,峰值效率为27％;Al-1.03Mg-1.00Si-0.04Cu铝合金高温变形时,Mg2Si相的析出有效阻碍了位错运动,合金峰区下变形激活能大于多晶纯铝的激活能.     

ZK60镁合金高温流变本构模型

在变形温度为523～673 K、应变速率为0.001～1 s-1的条件下,采用Gleeble-1500热模拟试验机对ZK60镁合金的热压缩变形行为进行研究。通过引入应变对ZK60镁合金流变应力本构方程进行改进。研究结果表明:ZK60镁合金流变应力随着变形温度升高和应变速率降低而减小。其高温压缩流变应力曲线可描述为加工硬化、过渡、软化和稳态流变4个阶段,但在温度较高和应变速率较低时,过渡阶段不明显;采用改进后的本构方程预测的流变应力曲线与实验所得曲线较吻合。     

齿轮钢SAE8620 H高温变形行为及热加工图

通过高温压缩试验研究齿轮钢SAE8620H在950~1100℃、应变速率0．01~10 s-1条件下的高温变形行为.该合金钢的流动应力符合稳态流变特征,流变应力随变形温度升高以及应变速率降低而减小,其本构方程可以采用双曲正弦方程来描述.基于峰值应力、应变速率和温度相关数据推导出SAE8620H高温变形激活能Q=280359．9 J·mol-1.根据变形量40%和60%下应力构建该齿轮钢的热加工图,通过热加工图中耗散值及流变失稳区确定其热变形工艺参数范围. SAE8620H钢在在变形程度较小时宜选取低的应变速率进行成形,而在变形程度大时则要选取低温低应变速率或者高温高应变速率.     

均匀化后冷却方式对7050铝合金热压缩流变行为的影响

利用GIeeble-1500热模拟机在变形温度为300-450℃、应变速率为0.001-1.0s-1的条件下,对均匀化后经快速水冷和慢速随炉冷却这2种不同冷却方式的7050铝合金样品进行高温等温压缩实验,研究该合金的热压缩变形流变行为.结果表明:合金流变应力不仅随变形温度的降低和应变速率的升高而增加,而且随均匀化后淬火冷却速度的增加而显著升高;均匀化后水淬样品中合金元素过饱和固溶于基体内,变形过程中第二相析出并明显粗化;快速水冷样品的热形变表观激活能为224.9 kJ/mol,而慢速随炉冷却样品的热形变表观激活能为144.6 kJ/mol;热压缩变形流变应力的差别随形变温度的升高而降低;在高温低应变速率下,应力-应变曲线出现锯齿形波动,呈不连续动态再结晶特征;7050铝合金高温塑性变形时的流变行为可用包含Arrhenius项参数Z的双曲正弦函数描述.     

变形速率对7075铝合金流变应力的影响

采用Gleeble-1500热模拟机对7075铝合金触变高温压缩变形过程中的变形特性进行研究,分析该合金的应变速率与流变应力之间的关系,采用线性回归法建立了流变模型.结果表明：保温时间1 min、变形温度350～450℃、应变速率0.01～1.00s^-1的条件下,应力曲线变化可分为加工硬化段、平稳变化段和稳定变化段三个阶段.随着应变速率的增加,稳态流变应力增大;应变速率和流变应力之间基本满足指数关系,该合金高温塑性变形过程是一种高温蠕变的热激活过程.     

孪生对镁合金热压缩变形应力及流变硬化行为的影响

为增强镁合金的成型性能,采用热压缩、金相和X线衍射等方法,在温度为350-400℃,应变速率为10-2/s条件下,分析孪生对镁合金热压缩变形过程中流变应力及变形末期流变硬化行为的影响.研究结果表明:在变形过程中,AZ41和ZK60 2种合金的流变应力都随着热压缩温度升高而下降;由于初始织构不同,AZA1镁合金的变形模式主要是孪生,AZ41对应的流变应力峰值高于ZK60合金的流变应力峰值;在变形中期,AZA1合金中仍存在大量的孪晶,使其稳态流变应力始终高于ZK60合金稳态流变应力;在变形末期,孪生导致AZA1镁合金流变硬化行为;ZK60镁合金由于再结晶的软化作用,依然表现为稳态流变.     

铝合金热变形的本构模型研究

利用Gleeble-1500热模拟机,研究轧制态6016铝合金在变形温度为300～500℃,应变速率为0.1～10 s-1以及真应变为0～0.8时高温单道次压缩过程中热变形流变应力行为.研究结果表明:6016铝合金在高温单道次压缩下的热变形经历了从应变硬化阶段过渡到稳态变形阶段的过程,其软化机制主要为动态回复;据流变应力指数函数中系数A和β与应变的关系,建立Zener-Hollomon参数的指数关系本构方程;计算所得的温升修正值与实测值较吻合.     

稀土Er对ZK60镁合金变形行为的影响

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了稀土元素Er对ZK60镁合金的热压缩变形行为的影响。通过引入Zener-Hollomon参数和双曲正弦函数构建了ZK60和ZK60-1.0Er镁合金的本构方程,同时采用应变硬化率θ-流变应力σ关系曲线确定动态再结晶发生的临界应力σc值。结果表明:ZK60和ZK60-1.0Er两种镁合金在热压缩变形过程中,随着变形温度T的升高,压缩流变应力σ值均减小;随着应变速率ε?的增加,流变应力σ值均增加。添加稀土元素Er使得ZK60镁合金热压缩变形流变应力σ值和应力指数n值增加,在变形温度为160~320℃时提高了发生动态再结晶的临界应力σc值,稀土相的存在促进了再结晶晶粒的形核,降低了平均变形激活能Qˉ值。     

Al-Mg-Si-Cu合金在热压缩变形中的流变应力

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Al-0.80Mg-0.63Si-0.61Cu合金进行等温热压缩试验,研究其在高温压缩变形中的流变应力行为.研究结果表明：流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而降低,在高应变速率和较低温度条件下,应力出现锯齿波动,呈不连续再结晶特征;该铝合金热压缩变形的流变应力行为可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,其变形激活能为176.54 kJ/mol.     

3104铝合金流变应力行为

根据3104铝合金在加工过程中所要求的不同变形条件,设计了不同的变形温度、应变速率,进行热轧过程的模拟实验,分析了合金变形时变形抗力、流变应力与应变速率、变形温度之间的关系.通过对实验数据的数理统计分析,结果表明,该合金流变应力对应变速率和变形温度敏感,应变速率和变形温度是3104铝合金变形工艺控制的主要因素.     

Mg97Y2Zn1合金高温热压缩流动行为

通过Gleeble 3500型热模拟机研究了Mg₉₇Y₂Zn₁镁合金在热变形过程中流变应力与变形温度和应变速率等之间的关系,并建立了相应的流变应力模型.结果表明：在所采用的试验条件下,Mg₉₇Y₂Zn₁合金的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而提高;Mg₉₇Y₂Zn₁合金的流动应力应变行为可用Zener Hollomon参数表示;Mg₉₇Y₂Zn₁合金在高温塑性变形过程中的平均变形激活能为137.277 kJ/mol.     

“FAST”反射面单元试验样机檩条用新型高强度铝合金型材热挤压工艺研究

分析了铝合金材料热挤压成形变形特点,对新型高强度铝合金型材挤压成形进行了实验研究,分析了温度对材料的应力应变的影响,不同变形速率下材料的应力应变规律,确定了新型高强度铝合金型材热挤压工艺参数。     

两栖飞机铝合金的中低应变率力学性能

为研究水陆两栖飞机用航空铝合金材料在中低应变率区间内的动态力学性能,在常温下针对飞机船底壁板结构用7475-T761和7055-T76511铝合金采用电子式万能材料试验机开展准静态及低应变率拉伸实验,采用高速液压伺服试验机开展中应变率动态拉伸实验,获得了0.005~500 s-1区间内的铝合金应力-应变曲线,拟合和验证了Johnson-Cook本构模型。结果表明：在应变率0.005~500 s-1区间内,7475-T761和7055-T76511铝合金均呈现出了显著的应变率强化效应;从准静态向中应变率增加,7475-T761铝合金的失效应变随着增大,而7055-T76511铝合金先降低后增加;7475-T761铝合金表现出了显著的应变硬化效应,而7055-T76511铝合金应变硬化效应相对较弱;两种铝合金的断口形貌均未表现出明显的颈缩现象;拟合得到的Johnson-Cook本构模型能够较好表征两种铝合金材料的动态力学性能,最大均方根误差为13.7 MPa。     

Macro-micro dynamic behaviors and fracture modes of roll bonded 7A52/ 7A01/7B52 aluminum laminates in high velocity deformation

Damage tolerance improvement in the lamination of aluminum alloy plates and composites has been reported in many studies. In the present study the macro-micro dynamic deformation behavior and related mechanisms of 7A52/7A01/7B52 laminated plates processed by hot roll bonding of 7A52, 7A01 and 7B52 plate at high strain rates and quasi-static compression has been investigated. The microstructure of the laminated plates was examined with backscatter diffraction (EBSD) techniques, scanning and transmission electron microscopies. The results showed that with increased strain rate, obvious strain rate hardening was observed in the single layer specimens. The peak flow stress of the multilayer samples was slightly higher than that of the 7A52 monolayer samples and much lower than that of the 7B52 monolayer samples at the same strain rate. Beyond the peak stress state, the strain hardening was replaced by thermal softening in the 7A52 layer, leading to low resistance of deformation and high tendency to facilitate deformation-induced adiabatic shear bands (ASBs) that consist of dynamic recrystallized grains. ASBs in laminated samples were deflected and bifurcated at the interface of 7A52 layer. In addition, bifurcated ASBs converged at the interface between the 7A52 and 7A01 layers. The high deformation resistance observed in the laminate under dynamic loading was a consequence of the high capacity for strain hardening in the 7A01 layer. This hardening effectively overcame the influences of thermal softening and dynamic recovery during dynamic loading. This study provides an understanding of the laminate's microstructure evolution during dynamic deformation and its relevance to the fracture modes of a multilayer structure under dynamic loading.     

基于人工神经网络的2A70铝合金形变显微组织预测

在Gleeble-1500热模拟试验机上对2A70铝合金试样在变形程度为60％、变形温度为360℃～480℃、变形速率为0.01～1S^-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验及固溶处理。分析热变形参数对合金固溶后显微组织的影响,结果表明,2A70铝合金的晶粒尺寸随温度的升高而增大,随变形程度和速率的增大而减小。采用BP神经网络的方法预测2A70铝合金固溶处理后的平均晶粒尺寸,对于样本数据,模型的相对误差不超过±5％;对于非样本数据,模型的相对误差不超过±8％。     

Hot compression deformation behavior of AISI 321 austenitic stainless steel

The hot compression behavior of AISI 321 austenitic stainless steel was studied at the temperatures of 950–1100℃ and the strain rates of 0.01–1 s?1 using a Baehr DIL-805 deformation dilatometer. The hot deformation equations and the relationship between hot deformation parameters were obtained. It is found that strain rate and deformation temperature significantly influence the flow stress behavior of the steel. The work hardening rate and the peak value of flow stress increase with the decrease of deformation temperature and the increase of strain rate. In addition, the activation energy of deformation (Q) is calculated as 433.343 kJ/mol. The microstructural evolution during deformation indicates that, at the temperature of 950℃ and the strain rate of 0.01 s?1, small circle-like precipitates form along grain boundaries; but at the temperatures above 950℃, the dissolution of such precipitates occurs. Energy-dispersive X-ray analyses indicate that the precipitates are complex carbides of Cr, Fe, Mn, Ni, and Ti.     

800H合金热变形行为研究

通过高温单道次压缩实验,研究800H合金在变形温度850～1 050℃和应变速率0.01～10 s-1条件下的热变形行为和微观组织变化.根据单道次压缩实验数据,绘制了不同变形条件下的800H合金真应力-真应变曲线,通过非线性回归建立了流变应力数学模型;通过线性回归建立了不同温度区间内热变形本构方程.分析了热变形条件对合金微观组织的影响,结果表明:动态再结晶更有可能发生在低应变速率和高变形温度的变形条件下;当变形温度低于950℃时,沿晶界析出的Cr23C6粒子对动态再结晶的发生有一定的抑制作用.