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℃。     

基于动态材料参数的5083铝合金本构模型

通过热压缩试验研究5083铝合金在应变速率为0.01~10 s~(-1)、变形温度为300~500℃、变形程度为50%条件下的流变行为,根据热模拟数据建立基于动态材料参数的双曲正弦函数本构模型(ZHCM)及幂函数本构模型(ZBCM),并对这2种本构模型的应力预测精确度进行计算。研究结果表明:ZHCM与ZBCM均有较高的应力预测精度,应力平均相对误差分别为5.26%和3.92%,相比之下,ZHCM在应变速率为10 s~(-1)、变形温度为300℃的条件下应力精度比ZBCM的高,而当应变速率为0.01~1 s~(-1)、变形温度为350~500℃时,ZBCM的应力精度较高。     

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。     

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)。     

BFe10-1-1铜合金的热压缩本构方程

采用圆柱试样在Gleeble-3500数控热力模拟试验机上对BFe10-1-1铜合金进行等温压缩变形试验,研究了此合金在温度850℃、900℃和950℃以及应变速率0.01s-1、0.1s-1、1s-1和10s-1等不同变形条件下的热力学行为.结果表明:高温变形条件下,变形温度、变形速率以及变形程度对该合金的流变应力的影响显著.流变应力随变形温度的升高而变小,随变形速率的增大而变大,且当变形超过临界应变时,金属晶粒会发生明显的动态再结晶.并由此构建了该铜合金包含Arrhenius公式和Zener-Honllmon参数的流变应力本构方程.     

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。     

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.     

NiTi形状记忆合金的热变形行为及热加工图

为了获得镍钛形状记忆合金塑性加工最佳工艺参数,采用等温压缩实验研究了名义成分为Ni_(50.9)Ti_(49.1)(原子分数)的形状记忆合金在温度为600~1 000℃和应变为0.001~1 s_(-1)条件下的变形行为,并基于动态材料模型构建了该合金的热加工图。结果表明,当应变速率一定时,Ni_(50.9)Ti_(49.1)合金的流变应力随着变形温度的升高而减小;而当变形温度一定时,流变应力随着应变速率的增大而增大。Ni_(50.9)Ti_(49.1)合金的高η值区域随着真应变的增大而逐渐减小,且该Ni_(50.9)Ti_(49.1)合金的热变形失稳区随着真应变的增大而增大,这说明材料的热加工性能随着变形程度的增大而变差。Ni_(50.9)Ti_(49.1)合金的最佳热加工区域为具有高η值的稳定加工区,即温度为700~950℃,应变速率为0.005~0.05 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。     

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。     

粗大柱状晶纯镍热变形流变应力行为及加工图

采用Gleeble-3500热模拟机,在变形温度为950~1 150℃、应变速率为0.001~10s-1的条件下,研究了粗大柱状晶粒纯镍的热变形行为和加工图.结果表明:热压缩过程中流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度降低而增大.流变应力与应变速率、变形温度之间的关系用Zener-Hollomon参数来描述,热变形激活能为312.4kJ/mol.基于动态材料模型(DMM)热加工图及结合合金相显微组织分析,得到纯镍较优的热加工参数:变形温度为1 060~1 120℃,应变速率为0.03~0.20s-1的蛋形区域.     

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.     

Ti62421s钛合金的热变形行为及加工图

在变形温度为900～1060℃和应变速率为0.001～10s-1条件下,对Ti62421s合金进行变形量为60％的热压缩变形,以研究Ti62421s合金的热压缩流变应力行为.研究温度与应变速率对Ti62421s热变形流变应力的影响,建立Ti62421s合金热变形流变应力的本构方程和加工图.研究结果表明:合金在热压缩过程中,流变应力随着应变的增大而增加,达到峰值应力后逐渐趋于平稳:当在高应变速率(10s-1)下变形时,出现不连续屈服现象:应力峰值随应变速率的增大而增大,随温度的升高而呈减小趋势:合金最佳变形工艺参数为:温度θ=980℃,应变速率(ε)=0.01～0.1s-1.     

电刷材料Ag-Pd-Cu-X合金的热变行为分析

在变形温度650~950 ℃,应变速率0.001~0.1 s -1的条件下,采用Gleeble-1500热模拟实验机对Ag-Pd-Cu-X合金进行了热模拟压缩实验,分析了合金微观组织及流变应力变化规律,建立了合金的热变形本构方程。结果表明：当变形温度由650 ℃升高到750 ℃以后,合金的热变形软化机制由动态回复为主转向以动态再结晶为主,流变应力呈现出明显的逐渐降低趋势。合金在变形温度750~950 ℃的热变形激活能为210.369 kJ/mol。利用所建立的本构方程计算得到的预测值与实验值吻合良好,证明了所建立本构方程的正确性。     

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.     

超临界马氏体不锈钢热变形行为

在Gleeble-3500热模拟试验机上对超临界马氏体不锈钢进行等温压缩试验,研究其高温流变行为,获得超临界马氏体不锈钢在温度为900~1 150℃、变形速率为0.005~5 s~(-1)时合金的热变形行为和组织演变。通过对实验数据的分析、拟合建立材料的高温流变模型,并分析Johnson-Cook(JC)模型和Arrhenius模型对超临界马氏体不锈钢的适用性。研究结果表明:修正后的JC模型和Arrhenius模型具有更高的精度。在应变速率较高时,修正的JC模型的预测值更接近实验值;在应变速率较低时,应变补偿的Arrhenius模型的预测值更接近实验值。载荷预测结果与实验值拟合程度较好,表明建立的模型能够描述材料的高温流变行为。     

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.     

BFe30-1-1合金热变形行为及热加工图

对BFe30-1-1合金在变形温度为750~1000℃,应变速率为0.01~10s—1的条件下使用Gleeble-1500D热模拟机进行高温热压缩试验,研究其热加工行为.获得了该合金在高温下的真应力-真应变曲线,并分析了其流变应力的变化规律.构建了BFe30-1-1合金的热变形方程,基于动态材料模型绘制其热加工图,并结合热压缩后的合金微观组织分析热加工图.结果表明:变形条件对加工图有明显影响,在较低的应变速率和较高的温度条件下,能量耗散效率较大.在应变量分别为0.2、0.4、0.6、0.8的热加工图基础上,分析合金在不同变形条件下的动态再结晶组织特性及流变失稳显微组织,最终得到该合金最佳热加工温度为830~950℃,应变速率为0.01~0.05s—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。     

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。