AZ31镁合金的热变形加工图及其应用

为了确定AZ31镁合金轧制工艺参数,利用Gleeble--3500热模拟试验机进行热压缩试验以测试其热变形行为,并根据动态材料模型理论得到其热加工图.当变形温度为380～400℃、应变速率为3～12 s-1时,功率耗散效率大于30%,属于动态再结晶峰区;在该区域进行异步轧制变形退火处理后得到平均晶粒直径为2.3μm的细晶组织,抗拉强度为322.7MPa,延伸率为19.6%.当应变速率大于15 s-1时,属于流变失稳区,250～300℃低温加工时合金的塑性显著降低,350～400℃高温加工时合金出现混晶组织.     

T122耐热钢热变形加工图及热成形性

在Gleeble 3500热模拟试验机上进行热压缩实验. 采用动态材料模型理论、双曲线本构方程及Liapunov稳定性判据,建立了T122耐热钢热变形加工图. 利用所建立的加工图,分析了不同温度和应变速率下T122钢的热成形性及其与显微组织的关系. 结果表明:T122钢在1085℃以上、应变速率小于0.37s-1压缩变形时,功率耗散效率达到峰值0.2,此时发生了完全动态再结晶;对于工业热加工,建议在变形温度为1085～1150℃和应变速率大于0.13s-1的范围内选择加工参数.     

半固态Al-4Cu-Mg合金加工图研究

根据动态材料模型.建立了半固态Al-4Cu-Mg合金加工图.利用加工图确定了试验材料热变形的流变失稳区,结果表明半固态成形时的流变失稳区范围与应变速率有关.此外,获得了等温压缩试验参数范围内的热变形最佳工艺参数.半固态加工最佳工艺参数为加热温度560℃.应变速率0.001 s-1.     

激光快速成形与锻造TC4钛合金力学行为对比研究

采用MTS万能材料试验机和分离式Hopkinson Bar技术,分别对激光快速成形与传统锻造TC4钛合金进行了准静态及动态压缩试验,研究了2种制备方法生产TC4钛合金的力学行为.结果显示,在准静态和动态压缩变形下,锻造TC4-1#(forging TC4-1#)等轴组织均表现出最好的塑性及强度,且呈现出较强的应变强化效应;锻造TC4-2#(forging TC4-2#)网篮组织及激光快速成形TC4(LRF TC4)网篮组织在准静态条件下压缩时,表现出了相同的力学响应规律,即强度、塑性相当,应变强化效应较弱.在动态压缩变形下,锻造TC4-2#网篮组织和激光快速成形TC4沉积态网篮组织塑性相当,但前者的动态流变应力高于后者. 3种材料均为应变率敏感材料,但应变率效应不同;锻造TC4-2#材料显示了最高的应变率敏感性,激光快速成形TC4材料应变率敏感性最弱,锻造TC4-1#材料敏感性居于二者之间.     

Q690低碳微合金钢热变形微观组织演变及加工图

利用Gleeble-3800数字控制热/力模拟试验机研究了Q690低碳微合金钢在变形温度850～1150℃,应变速率0.01～30s-1条件下的高温单道次压缩变形行为.建立了基于动态材料模型(DMM)的加工图,结合OM观察变形体微观组织确定了该钢种的高温热变形机制.结果表明:应变量0.7及以下的加工图中包含2个峰区(1 000～1 120℃,0.01～0.37s-1和1 100～1 150℃,3.16～30s-1)和3个加工失稳区(850～900℃,0.01～0.32s-1和850～900℃,10～30s-1以及1 000～1 085℃,1～30s-1).应变量超过0.8的加工图包含2个峰区(1 025～1 100℃,0.01～0.38s-1和1 100～1 150℃,3～30s-1),失稳区为低温(850～900℃,0.01～30s-1)以及应变速率1s-1以上的中低温度(850～1 100℃)范围,在这两个峰区峰值点附近的热变形显微组织为均匀的完全动态再结晶组织,因此,这两个区域均适合Q690钢的热加工变形.     

Cr12MoV钢的压缩超塑性研究

研究了Cr12MoV钢超塑性压缩变形的力学特性和应变速率敏感性指数m值.在温度780～820℃、初始应变速率(1.5～15)×10-4 s-1条件下测得压缩应力-应变曲线,测量、计算了试样膨胀系数.分析结果表明,试样压缩后基本保持圆柱状,膨胀系数大于1;在780～820℃,(1.5～15)×10-4 s-1压缩条件下,稳态阶段流变应力低至80 MPa,应变速率敏感性指数m约0.23,与其拉伸超塑性m值相近,显示出良好的超塑性.     

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.     

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.     

TC4钛合金板材热轧全流程温度场研究

为研究TC4钛合金板材热轧全流程中板坯温度变化规律,实现对钛板坯热轧过程中的温度控制,依据某厂TC4钛合金板一火次轧制工艺规程实测数据,利用MSC.Marc有限元软件建立TC4钛合金板热轧全流程有限元模型,研究板坯在整个轧制过程中的温度变化情况。结果表明,在进行TC4钛合金板带轧制时表面温降大,厚板时心部温升不断增加,且表面与心部最大温差达120℃。钛合金热轧需采用多火次轧制,且在一火次阶段应控制道次压下率,以防板坯心部温度越过相变点,板坯塑性变差。该结果对制定钛合金多道次轧制工艺规程、实现钛合金热轧自动化具有一定的指导意义。     

喷射成形1.8C-1.6Al超高碳钢高温超塑性研究

采用喷射成形快速凝固技术 ,实验制备的超高碳钢材料具有均匀的等轴晶粒组织 ,高温塑性极佳 ,在较大的温度范围 (790～ 95 0℃ )和应变速率范围 (2 .5× 10 -4～ 1s-1)内具有较好的超塑性     

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金热加工图及其组织演变

采用热模拟试验机对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金进行等温压缩试验,获得变形温度为750~900℃和应变速率为0.001~1 s 1时的真应力真应变曲线,并运用修正后的试验数据建立真应变为0.7的热加工图。通过显微组织观察,分析合金的变形机理,确定热变形失稳区。研究结果表明:Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金加工温度范围较宽,当加工温度低于800℃且变形速率大于0.1 s 1时易发生绝热剪切,造成流变失稳;随着变形温度升高,功率耗散因子η有增大趋势,合金的流动软化机制由动态回复逐渐变为动态再结晶,显微组织也随之细化、均匀。     

纯镍与GH3625合金热压缩行为研究及本构解析

利用Gleeble-3500热模拟试验机对铸态纯镍及GH3625合金在变形温度900~1 200 ℃、应变速率0.1~10 s^－1、应变量60%条件下,进行了热压缩实验.研究分析了纯镍以及GH3625合金的热塑性变形规律,并构建了本构方程,绘制了2种材料不同变形参数下的热加工图,分析了热加工图稳定与失稳区所对应的组织特征.研究发现纯镍在热压缩变形时,失稳区组织出现晶粒层级分化现象.通过对热加工图分析研究,确定纯镍最优热变形温度为1 050 ℃,最优应变速率为0.1 s^－1;GH3625合金最优变形温度为1 170 ℃,最优应变速率为0.1 s^－1.     

一种铸态含氮M2高速钢的热变形行为研究

采用热力模拟试验机Gleeble-3500对一种铸态含氮M2高速钢在0.01~1.0s-1及1000~1100℃条件下进行热压缩变形,获得了铸态含氮M2高速钢的流变曲线并分析了变形后的显微组织特性。实验结果表明,铸态含氮M2高速钢热变形过程中的能量消耗效率随应变速率的升高而降低,流变失稳区随应变量的增加向低应变速率和低温区域转变,热变形激活能为588.733kJ/mol,同时得到了其热变形方程和热加工图,获得热加工最佳工艺窗口为0.01~1.0 s-1和1 050~1 100℃。     

U720Li镍基高温合金不同失稳判据的热加工图

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对U720Li镍基高温合金进行高温压缩模拟试验.在Gegel提出的动态材料模型(DMM)概念的基础上,分别对Prasad,Gegel,Malas,Murthy,Semiatin几种不同的失稳判据进行综合分析与比较,并结合该合金在高温压缩变形过程中的显微组织演变规律得出以下结论:在温度为950~1 050℃,应变速率为5×10-4~10-1s-1的区域U720Li合金功率耗散率值均大于40%,并且在此区域内变形时该合金没有出现流变失稳现象.因此,该合金在此区域内适合成形加工.     

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.     

一种新型高强高韧TC27钛合金的高温变形行为

 采用Gleeble 3500 热模拟机对一种新型高强高韧TC27 钛合金进行等温恒应变速率压缩实验,开展TC27 钛合金的高温变形行为研究,为制定TC27 钛合金的热加工工艺提供依据。研究结果表明,TC27 钛合金应力应变曲线在变形温度较低时大致呈应变软化型;而在变形温度较高且应变速率较低时,应力应变关系曲线基本为稳态流动型。在应变速率为70 s^-1时,呈现较大幅的震荡现象。TC27 钛合金的流动应力对变形温度的敏感性在低温变形时要显著大于在高温变形时的;对应变速率的敏感程度随变形温度的升高而降低。利用实验数据对TC27 钛合金分别在700~850℃和850~1150℃温度段建立了本构方程,并具有较高的精度。通过高温变形微观组织观察,发现在变形温度高于β转变温度变形时,随变形温度提高,或应变速率降低,动态再结晶数量增加。     

含Sc的Al-Cu-Li合金热压缩变形的流变应力行为和显微组织

采用Gleeble-1500热模拟试验机,在变形温度为380℃~500℃和应变速率为0.001~10 s-1的条件下对含钪铝锂合金的热变形行为进行了研究。结果表明:含钪铝锂合金流变应力随变形温度升高和应变速率的降低而减小。以实验为基础,利用作图法和线性回归方法求解得出各参数数值和流变峰值应力方程,利用该方程预测流变应力值与实验结果吻合较好;该合金在高温压缩变形中,在变形温度大于470℃和应变速率小于0.1 s-1时,合金发生了动态再结晶,且温度越高、应变速率越低,该合金越易发生动态再结晶。在380℃~470℃,0.1~10 s-1条件下,对该合金进行热变形加工较为适宜。     

钛合金铣削加工的切屑形态仿真及实验研究

为改善钛合金TC4可加工性、降低刀具磨损、提高工件表面质量,探寻刀具前角及切削速度的变化对切削力和切削温度的影响规律。通过改变刀具前角和切削速度,采用AdvantEdge FEM软件和单因素实验方法对钛合金TC4切屑的形成过程进行二维模拟,研究锯齿形切屑的形成机理。仿真与实验结果表明:随着刀具前角增大,切屑的锯齿化程度降低,切削力和切削温度呈下降趋势;随着切削速度的增大,切削力呈缓慢下降趋势,而切削温度呈明显上升趋势。该研究验证了仿真的可行性,为优化铣削钛合金TC4刀具几何参数及切削用量的合理选择提供了参考依据。