Deformation behavior and microstructural evolution during hot compression of an α+β Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si alloy

The effect of processing parameters on the flow response and microstructural evolution of the α+β titanium alloy Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si has been studied by conducting isothermal hot compressive tests at a strain rate of 0.01–10 s-1 at 860–1100℃. The true stress-true strain curves of the sample hot-compressed in the α+β phase region exhibit a peak stress followed by continuous flow softening, whereas in the β region, the flow stress attains a steady-state regime. At a strain rate of 10 s-1, the alloy exhibits plastic flow instabilities. According to the kinetic rate equation, the apparent activation energies are estimated to be about 674–705 kJ/mol in the α+β region and 308–335 kJ/mol in the β region, respectively. When deformed in the α+β region, the globularization process of the α colony structure occurs, and α dynamic recrystallized microstructures are observed to show bimodal. Dynamic recrystallization can take place in the β region irrespective of starting deformed structures.     

TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为及加工图

在Gleeble-1500热模拟实验机上对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行热压缩实验,研究变形温度为700～950℃,应变速率为0.001～1s-1时的热变形行为.研究结果表明:变形温度和应变速率对流变应力有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而升高.原位生成钛基复合材料在(α+β)相区激活能为357.09kJ/mol,β相区激活能为227.18k.J/mol,采用Zener-Hollomon参数法构建其高温塑性变形的本构关系.根据动态材料模型,建立原位生成钛基复合材料的加工图,并确定热变形的流变失稳区域.     

半连续铸造Al-15Si合金热压缩变形流变应力行为

采用Gleeble-1500D热模拟机进行高温等温压缩试验,研究了半连续铸造Al-15Si铝合金在变形温度为300~500℃,应变速率为0.001~5 s-1条件下的流变应力行为.结果表明,在试验温度范围内,此合金的流变应力随变形温度的升高,应变速率的降低而降低,说明该合金属于正应变速率敏感性材料;可采用Zener-Hollomon参数双曲正弦形式来描述Al-15Si合金高温塑性变形时的流变应力行为;σ解析表达式中材料常数A,α,n值分别为2.07×1012s-1,0.026 MPa-1,4.61,Al-15Si合金的平均热变形激活能Q为180.96 kJ/mol.     

20CrMnTiH齿轮钢高温塑性变形特性

以20CrMnTiH齿轮钢为研究对象,在变形温度850~1 150 °C和应变速率0.01~10 s-1的变形条件下,采用高温压缩热模拟实验研究其塑性变形特性.发现：变形温度850 °C时的流动应力为1 150 °C时的2~3倍,应变速率10 s-1时的应力值为应变速率0.01 s-1时的2~3倍,在高温和低应变速率的条件下发生了连续动态再结晶;从微观组织来看,随变形温度升高,再结晶晶粒沿着初始晶粒的晶界长大并形成新晶粒,变形温度1 050 °C时,多次动态再结晶使得晶粒长大明显.根据采用双曲正弦函数修正的Arrhenius方程,利用线性回归法求出相应的热变形激活能为371.053 kJ/mol.利用加工图确定了相应的热变形过程最佳工艺参数范围,即变形温度为1 020~1 150 °C,应变速率为0.5~2.5 s-1.

     

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.     

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.     

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℃。     

Deformation behavior and microstructure of an Al-Zn-Mg-Cu-Zr alloy during hot deformation

The hot deformation behavior and microstructures of Al-7055 commercial alloy were investigated by axisymmetric hot compression at temperatures ranging from 300℃ to 450℃ and strain rates from 10-2 to 10 s-1, respectively. Microstructures of deformed 7055 alloy were investigated by transmission electron microscopy (TEM). The dependence of peak stress on deformation temperature and strain rate can be expressed by the hyperbolic-sine type equation. The hot deformation activation energy of the alloy is 146 kJ/mol. Moreover, the flow stress curves predicted by the modified constitutive equations are reasonably consistent with the experimental results, which confirms that the proposed deformation constitutive equations can provide evidence for the selection of hot forming parameters. TEM results indicate that dynamic recovery is the main softening mechanism during hot deformation.     

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。     

50Mn18Cr4V无磁钢的热变形行为

通过高温压缩热模拟实验,研究了50Mn18Cr4V高锰无磁钢在变形温度为900~1100℃、应变速率为01~10s-1条件下的热变形行为.结果表明,VC第二相的应变诱导析出对50Mn18Cr4V的热变形行为产生重要影响.当变形温度为900~1000℃,应变速率为5s-1时,VC第二相不能充分析出,与应变速率为1s-1相比,对动态再结晶的阻碍作用减弱.应尽量使实验钢在高温段完成热加工,并适当提高应变速率.随着变形温度降低到950℃以下,材料的塑性变差,若以较低的应变速率变形,容易造成晶界开裂;应变速率过高,容易造成流变失稳,因此,以5s-1的应变速率变形,较为适宜.确定了50Mn18Cr4V无磁钢的再结晶激活能为7769kJ/mol.通过实验数据回归,建立了实验钢的高温变形抗力模型.     

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。     

AZ31镁合金热变形过程中的流变应力

在Gleeble-1500热模拟试验机和UTM5305实验机上以不同的变形条件对AZ31镁合金进行高温热变形试验,研究该材料在高温热变形过程中的真应力应变。研究结果证明:在变形过程中的AZ31镁合金的真应力随应变速率增大、变形温度降低而升高。在压缩变形过程中的真应力峰值、真应变和动态再结晶与拉伸变形过程相比有明显差异;该镁合金热变形过程中的真应力为用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,其压缩拉伸变形激活能分别为132.38 kJ/mol和Q=255.26 kJ/mol.     

TWIP钢高温变形行为的研究

通过单道次压缩试验,对Fe-Mn-C系孪生诱导塑性钢(TWIP钢),在800~1 000℃,应变速率0.01~10.0 s-1条件下的热变形行为及组织演变规律进行了研究.实验结果表明,升高温度和降低应变速率均可促进奥氏体发生动态再结晶.根据实验所得流变应力曲线,由热变形方程计算得到了TWIP钢热变形激活能Q=421.37 kJ/mol.并在此基础上得到了TWIP钢高温变形的热加工方程.采用Z参数预测了动态再结晶的临界条件,当Z≤9.94×1018时TWIP钢易发生动态再结晶,具有较好的热加工性能.     

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.     

6005A与6082铝合金热变形流变行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机对6005A和6082铝合金进行高温等温压缩试验,研究了在变形温度为450-550℃和应变速率为0．005-10s^-1条件下两种铝合金的热变形流变行为．6005A铝合金在低应变速率条件下,不同变形温度时的流变曲线均呈现波浪形特征,随着应变速率的增加,硬化和软化接近平衡,表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下,硬化过程占据主导地位,回复和硬化过程的竞争使流变曲线呈现波浪形上升的趋势．6082铝合金在低应变速率情况下,不同变形温度时的流变曲线未出现周期性波动;在中等应变速率条件下也表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下出现波浪形特征．两种铝合金均为正应变速率敏感材料,其热变形是受热激活控制．最后给出了铝合金热变形条件下流变应力、应变速率和变形温度三者之间的关系式．     

CoCrFeNi高熵合金组织演变规律及再结晶动力学

利用Gleeble-1500 D热模拟试验机对添加少量C原子的非等原子比CoCrFeNi高熵合金进行热变形处理.结果表明,当变形温度为1123 K,应变速率为0.1 s-1时,合金的显微组织主要为变形晶粒,随着温度的升高或应变速率的降低,变形晶粒边缘开始出现细小的等轴晶;当变形温度为1223 K时,其组织全部为等轴的再...     

A high-strain-rate superplastic ceramic

High-strain-rate superplasticity describes the ability of a material to sustain large plastic deformation in tension at high strain rates of the order of 10-2 to 10-1 s-1 and is of great technological interest for the shape-forming of engineering materials. High-strain-rate superplasticity has been observed in aluminium-based and magnesium-based alloys. But for ceramic materials, superplastic deformation has been restricted to low strain rates of the order of 10-5 to 10-4 s-1 for most oxides and nitrides with the presence of intergranular cavities leading to premature failure. Here we show that a composite ceramic material consisting of tetragonal zirconium oxide, magnesium aluminate spinel and alpha-alumina phases exhibits superplasticity at strain rates up to 1 s-1. The composite also exhibits a large tensile elongation, exceeding 1,050 per cent for a strain rate of 0.4 s-1. The tensile flow behaviour and deformed microstructure of the material indicate that superplasticity is due to a combination of limited grain growth in the constitutive phases and the intervention of dislocation-induced plasticity in the zirconium oxide phase. We suggest that the present results hold promise for the application of shape-forming technologies to ceramic materials.     

含酯基和酰胺基支链的四苯基[a,c,h,j]蒽液晶电荷传输性质的理论研究

根据Marcus半经典模型,在B3LYP/6-31G**水平上,对支链中含酯基和酰胺基的四苯基[a,c,h,j]蒽衍生物的分子结构、电子结构及电荷传输性质进行理论研究.计算结果表明:支链中酯基和酰胺基排列的对称性对电荷传输矩阵元t和传输速率常数k影响不同.所研究的4个分子中,含酯基支链的非对称性分子(a-TRO)正电荷传输矩阵元t+(2.81 kJ/mol)与速率常数k+(4.17×1012s-1)最大,有利于正电荷传输,可设计为正电荷传输材料.含酰胺基支链的非对称性分子(a-TRN)的负电荷传输矩阵元t-(4.94kJ/mol)与速率常数k-(9.02×1012s-1)在4个分子中最大,有利于负电荷传输,可设计为负电荷传输材料.     

高纯Cr17铁素体不锈钢的热变形行为

采用MMS200热/力模拟机及Thermo-Calc热力学计算方法,研究了高纯Cr17铁素体不锈钢在变形温度为600～1 100℃、应变速率为1～10 s-1条件下的热变形规律.结果表明,在热变形过程中,高纯Cr17铁素体不锈钢的组织均以铁素体为主,不存在γ/α相变且仅仅发生较快的动态回复软化;高纯Cr17铁素体不锈钢热的变形激活能为384.985 kJ/mol.在此基础上,确定了Z参数,并得到了高纯Cr17铁素体不锈钢的峰值应力σp与Z参数间的关系.     

TC4钛合金加工图及其在板材轧制工艺分析中的应用

TC4钛合金在航空航天工业中有着广泛的应用,热塑性加工中的微观组织演变对其使用性能具有重要的影响。该文通过热-力实验分析,得到TC4合金的加工图,并将加工图信息集成在有限元分析中,对板材轧制工艺进行分析。对TC4钛合金进行等温单向压缩实验获得了材料的流动应力,变形温度为800～1 050℃,应变速率为0.01～20s-1。采用动态材料模型(dynamic material model,DMM)绘制出TC4钛合金的加工图,并通过对压缩的微观组织检查分析验证了加工图的有效性。由加工图可知,在1 000～1 050℃应变速率0.01s-1的区域稳定性最好,为超塑性成形区域,在800～900℃应变速率0.1～20s-1的条件不利于塑性加工,应当避免在此区域加工。通过二次开发,将加工图的信息作为有限元程序DEFORM-2D的后处理变量在成形件中显示,从而直观地显示板材轧制变形不同位置的成形性能。在TC4轧制过程中,板坯基本处于功率耗散效率较高的安全区,有利于材料塑性成形。