Mn-Ni-Mo系核电用钢高温流变行为及热加工图

在变形温度为950~1 250℃、变形速率为0.01~10 s~(-1)的条件下对Mn-Ni-Mo系核电用钢进行高温热压缩实验。结合Arrhenius双曲正弦本构方程,通过多元线性回归分析获得热激活能Q、结构因子A及材料常数n和α对应变的响应规律,从而建立流变应力与应变量、温度和应变速率之间的变参数Arrhenius本构模型。同时,基于真应力-应变曲线,建立输入参数为温度(T)、变形速率(ε)、应变(ε)和输出参数为流变应力(σ)的神经网络预测模型(ANN)。研究结果表明:神经网络模型(ANN)的预测精度更高,其预测流变应力的平均相对误差为1.31%。根据动态材料模型理论(DMM),构建并分析合金在应变为0.9时的热加工图,确定了最佳热变形工艺参数,即当变形温度为950~1 250℃,应变速率为0.06~0.3 s~(-1)时,峰值功率耗散系数(η)约为0.54;当变形温度为1 100~1 250℃,应变速率为0.3~1 s~(-1)时,峰值功率耗散系数(η)约为0.44。     

基于Zener-Hollomon参数的MoLa合金本构研究

采用Geeble1500型热模拟试验机对MoLa合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究在温度800~1 150℃、应变速率0.001~10 s~(-1)范围内的流变曲线特点及本构方程。结果表明,MoLa合金的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而减小,变形机制主要以动态回复软化为主,在应变速率为0.001 s~(-1)时,1 000~1 150℃变形温度下软化现象最为显著,其流变应力随应变的增加而降低;采用双曲正弦函数建立Mo La合金本构方程,其变形激活能为342.68 k J/mol,经过误差分析得出所建立的本构方程的相关系数和相对误差分别为0.9441和7.13%,能够较好地预测该合金的热变形行为。     

纯钛高温变形行为及其在精轧板中的应用

在温度为700~800℃、应变速率为1~20 s~(-1)、变形程度为60%的变形条件下,对纯钛TA1的高温热变形行为进行热模拟试验研究。以真应力-真应变热模拟试验数据为基础分别建立真应变为0.3和0.6时的热加工图,以确定较佳的热轧温度区域;基于J-C模型建立变形抗力模型并进行验证。研究结果表明:纯钛TA1的流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率升高而升高,变形机制受温度和应变速率的影响较大;当温度为700℃、应变速率为1 s~(-1)时,主要以动态回复为主,随着温度和应变速率的增加,动态再结晶程度不断增加;当温度为800℃、应变速率为20 s~(-1)时,再结晶比较充分,组织均匀性良好。利用该变形抗力模型并有效控制轧制温度区间,能够达到较好的轧制效果,轧后钛板性能满足国标要求。     

高锰TWIP钢热变形行为及应变补偿型本构方程的建立

对高锰TWIP钢进行不同温度(850～1 100℃)和应变速率(0.01,0.1,1,5,10 s~(-1))的绝热压缩试验,研究试验钢高温热变形行为.分析了变形温度和应变速率对流动特性的影响,建立了应变补偿型本构方程,并采用三种标准统计参数对应变补偿型本构方程的精确度进行了评估.结果表明:流动应力对变形温度和应变速率的敏感程度很高,且随着变形温度的提高或应变速率的降低,流动应力呈下降趋势;应变速率对动态再结晶过程有着很复杂的影响;流动应力预测值与试验值具有较高的吻合度,表明建立的应变补偿型本构方程能够精确预测流动应力.     

铸态AZ31B镁合金高温变形行为数学建模

采用Gleeble-1500热/力模拟试验机对铸态AZ31B镁合金圆柱试样进行轴向热压缩试验,并基于动态材料模型计算应变ε为0.4时的热加工图,研究镁合金热变形行为,以建立AZ31B镁合金真实应力与应变、温度及应变速率间的构效关系。研究结果表明:镁合金的变形激活能关于温度呈高度非均匀性分布,在整体范围内对该参数进行平均估算的方法导致Arrhennius本构方程产生较大拟合误差;将523~723 K变形温度分解为523~573,573~623和623~723 K来分别建立Arrhennius本构方程,可有效提高该方程对峰值应力的预测精度;结合优化后的Sellars和Arrhennius模型,采用常用数学方程构建的热变形抗力模型能准确表征AZ31B镁合金在523~723 K及0.005~5.000 s~(-1)范围内的热变形行为。     

5083铝合金高温变形行为及加工图

采用Gleeble-3800热模拟机对5083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0.0l~10.0 s-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。研究结果表明:流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率增大而升高;当变形温度为400~500℃时,合金发生动态再结晶;5083铝合金的高温流变行为可用Zener-Hollomon参数描述,该合金在真应变为0.6时的加工图中存在2个失稳区域,其优选的加工条件是变形温度为420~500℃,应变速率为0.01~0.10 s-1。     

AZ310.5Sr1.5Y热变形行为分析

采用Gleeble-1500D型热模拟试验机,在变形温度为250~450 ℃,应变速率为0.01~1 s-1,最大应变量为0.85的条件下,对AZ31-0.5Sr-1.5Y进行单向热压缩实验。对材料的热变形行为和热加工性能进行了研究,建立了合金热变形过程中的本构方程和热加工图,并结合金相显微组织观察对加工图进行了分析。结果表明：AZ31-0.5Sr-1.5Y在热变形过程中的稳态流变应力可用双曲正弦函数关系式进行描述,其应变激活能为186.83 kJ/mol,热加工图分析表明,在本实验条件下,当真应变为0.6时,材料存在着非稳态流变区,其温度为250 ~300 ℃,应变速率为0.3~1 s -1,材料的最佳热加工工艺参数为：温度300~400 ℃,变形速率0.01 ~1 s -1。     

油气井用26CrMo7S钢的热变形应变补偿型本构方程

以26CrMo7S钢为研究对象,通过热模拟研究实验钢在温度为850～1 250℃、应变速率为0.01～10 s-1、最大变形量为70%条件下的热变形行为和流变应力特征,建立相应条件下的流变-应力本构模型,考虑热变形过程中应变对流变应力的影响,结合应变补偿进一步修正本构模型,并进行准确性验证和误差分析。研究结果表明：26CrMo7S钢的热变形行为受到加工硬化和动态软化相互作用的影响,在高应变速率下以动态回复为主,而在中低应变速率下受动态回复和动态再结晶两者共同作用;应变补偿修正后的Arrhenius本构方程六次多项式拟合效果较好,对不同应变下26CrMo7S钢的流变行为具有较高预测精度,相关系数为0.994 06,平均相对误差仅为5.08%,验证了模型的准确性。     

Zn-5%Al共晶合金超塑性变形特性的研究

研究了热轧态的Zn-5％Al共晶合金超塑性变形的力学行为及其显微组织的变化。结果表明:温度和应变速率对合金超塑性的力学性能影响很大。由于Zn-5％Al共晶合金具有优良的稳定组织,其最佳超塑性出现在较高的温度(300℃)和中等应变速率(1.67×10~(-4)s~(-1))条件下。随着温度提高到340℃,热长大已成为晶粒长大的主要因素。提高变形温度(300℃),可以使Zn-5％Al合金以较小的应力(25 MPa)和较高的应变速率(1.67×10~(-2)s~(-1))超塑性变形。     

Al-6Mg-0.4Mn-0.2Sc铝合金的高温变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500热/力模拟试验机进行压缩实验,研究Al-6Mg-0.4Mn-0.2Sc铝合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.001～10 s-1范围内的变形行为.计算应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建合金高温塑性变形的本构关系.根据材料动态模型,计算并分析合金的加工图.研究结果表明:热变形过程中的稳态流变应力可用双曲正弦本构关系式来描述,平均激活能为158.92 kJ/mol,大于其自扩散激活能.根据加工图确定了热变形的流变失稳区,并且获得了热变形过程的最佳工艺参数,其热加工温度为430～480℃,应变速率为5～10s-1,温加工温度为320-400℃、应变速率为0.01～0.001 s-1.     

工程机械用Q1100钢的热变形应变补偿本构方程

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究工程机械用Q1100钢在变形温度为850～1 200℃、应变速率为0.01～10.00 s~(-1) 条件下的热变形行为,建立恒定应变与应变补偿的Arrhenius本构方程。研究结果表明:随着变形温度升高、应变速率减小,Q1100钢的流变应力降低,真应力-真应变曲线发生由动态回复型到动态再结晶型的转变;随应变增加,参数α和n先减小后趋于平缓,Q和ln A先减小后增大,其六次多项式拟合效果较好,相关系数R均在0.98以上;流变应力预测值与实验值的相关系数为0.992 66,绝对误差在15MPa内的数据点有92.13%,平均相对误差为5.25%,验证了模型的准确性。     

300 M高强钢高温流变行为及本构方程

通过Gleeble 3500高温热模拟压缩实验,研究300M高强钢在变形温度900~1 150℃、应变速率0.01~10 s-1条件下变形温度和应变速率对材料流动应力的影响规律,建立高温热变形材料本构方程。研究结果表明:变形温度和应变速率对300M钢材料流变应力都有显著的影响,随着变形温度的降低和应变速率的增加,材料流动应力增加;建立了材料常数α,n,ln A和激活能Q与真应变之间的非线性四项式函数关系;所建立材料本构方程预测值与实验值具有较好的一致性,说明该本构方程能够准确地描述300M钢热变形条件下的材料流变行为。     

挤压态CuCr25合金热变形行为及其加工图

在Gleeble-3500D热模拟试验机上,对挤压态CuCr25合金在应变速率为0.01~10s~(-1),变形温度为750~900℃的条件下进行恒温压缩模拟实验.结果表明:挤压态CuCr25合金在热变形过程中流变应力随变形温度升高和应变速率降低而减小;可用双曲正弦模型来描述合金的流变行为,其平均激活能为383.4kJ/mol;基于动态材料模型获得了挤压态CuCr25合金的热加工图,并结合金相显微组织分析得到了该合金在实验参数范围内较优的热加工工艺参数范围:加工温度830~900℃,应变速率为0.01~0.1s-1.     

新型超高强度Ti-20Zr-6.5Al-4V合金热变形行为及热加工图

采用Gleeble 3500热模拟实验机对Ti-20Zr-6.5Al-4V合金进行等温热压缩实验,研究该合金在变形温度为750～1 050℃和变形速率为10~0～10~(-3)s~(-1)条件下的热变形行为和热加工图。研究结果表明:在β单相区,低温高应变速率时,变形初期流变曲线会产生一个显著的应力降现象,随变形温度升高和应变速率降低,应力降现象逐渐消失;高温低应变速率时,流变曲线呈现出典型的动态再结晶特征;在α+β相区,高应变速率时,变形初期流变曲线也会产生一个显著的应力降;随着应变速率降低,应力降现象逐渐消失,流变曲线呈现出连续的流变软化现象;随着应变增大,Ti-20Zr-6.5Al-4V合金在α+β双相区的热变形激活能从414.2 k J/mol降到173.8 kJ/mol,而在β单相区的热变形激活能从123.5 kJ/mol降到95.2 kJ/mol;Ti-20Zr-6.5Al-4V合金最优热加工参数范围分别为750～830℃和10~(-3)～10~(-2) s~(-1)以及925～1 020℃和5.6×10~(-3)～1.2×10~(-1)s~(-1),最优热加工工艺参数组合为750oC和10~(-3)s~(-1)以及950oC,10~(-2)s~(-1)。     

Fe-6.5％Si钢中温变形过程本构方程

利用Gleeble 3500开展了Fe-6.5%Si(质量分数)钢在变形温度300,400,500,600℃及应变速率为0.05,0.5,5s^-1条件下的单道次压缩实验.在初始均匀塑性变形阶段,加工硬化作用使流动应力迅速增加,随着变形继续动态软化机制启动,流动应力增加量减弱.随着温度升高和应变速率降低,应变硬化指数减小.提出了通过变形温度、应变速率描述应变硬化指数的方法构建Fe-6.5%Si钢中温变形过程本构方程.构建的本构方程对不同变形条件的应力预测结果和实测值吻合良好,平均相对误差约为5.35%,预测精度较高.     

N12160高温合金热压缩变形行为和加工图

该文所研究的N12160合金等温热压实验是在Gleeble-3500热模拟试验机上进行的。获得了N12160合金在应变速率为0.01～5s~(-1)、变形温度为950℃～1200℃条件下的真应力-真应变曲线。该文采用Arrhenius方程描述了该合金的流变应力行为,同时基于动态材料模型(DMM)建立了N12160合金在不同应变量下的热加工图研究。结果表明:在热压缩变形过程中,流变应力随应变速率的增加而增加,随变形温度的增加而减小。根据热加工图以及微观组织观察得出N12160合金适宜热加工区域的变形参数为:ε=0.02～0.6s~(-1),T=1000℃～1080℃和■=0.2～2s~(-1),T=1080℃～1200℃。     

真空热压烧结CuW30复合材料的热压缩变形特性

采用真空热压烧结法制备了CuW30复合材料,在Gleeble-1500D热模拟机上对该材料进行等温热压缩模拟试验.研究了温度为650~950 ℃、应变速率为0.01~5 s^-1、最大变形量为50%条件下的流变应力行为.结果表明：CuW30复合材料存在明显的动态再结晶特征.材料的稳态流变应力随应变速率的增大而增大,在恒应变速率条件下,合金的真应力水平随温度的升高而降低.热变形过程的流变应力可用双曲正弦本构关系来描述.在给定的变形条件下,计算的热变形激活能为231.150 kJ/mol.根据试验分析,合金的热加工宜在850~950 ℃范围内进行,应变速率为0.01~0.1 s^-1.     

铸态AZ31镁合金热变形行为研究

在Gleeble3500热模拟实验机上,对铸态AZ31镁合金进行热压缩实验,获得了变形温度为250～400℃、应变速率为0.005～0.5 s~(-1)条件下镁合金的流变应力曲线,分析了主要工艺参数对AZ31镁合金流变应力的影响规律。结果表明,随着应变的进行,在硬化软化机制共同作用下,材料的流变应力达到峰值应力后缓慢下降,最后基本保持不变,镁合金发生了动态再结晶,;随着温度的升高,应变速率降低,其峰值应力显著下降,可见镁合金属于温度敏感型材料。在此基础上,基于双曲正弦流动应力本构模型,同时考虑塑性变形热和摩擦热的影响,建立了形式简单且具有较高精度的流动应力预测模型。预测值与实验值的相关系数为0.932,该模型能较好地描述铸态AZ31镁合金热变形过程中的流变应力行为。     

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-Zn-Mg-Cu-Zr合金加工图的构建及失稳分析

由含Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金在不同变形条件下进行热压缩得到的真应力-真应变曲线,计算合金的热变形本构方程.基于动态材料模型构建合金的加工图,并分析功率耗散系数的变化和失稳区的范围.研究结果表明:该合金在热变形时存在2个失稳区,即低温失稳区(温度300～360℃、应变速率0.05～1 s-1)和高温失稳区(温度400～460℃、应变速率0.005～1 s-1);在温度440～460℃,应变速率小于0.002 s-1的区域,最大功率耗散系数为0.52,该区域内的变形软化机制为动态再结晶.