基于应变速率循环法的TA15钛合金超塑性本构方程

采用应变速率循环法对TA15钛合金进行三组高温超塑性拉伸试验,变形温度区间为850~950℃,应变速率循环区间为5×10-6~5×10-4s-1。分析拉伸试验数据后,计算出TA15钛合金动态再结晶激活能Q,结合金相组织分析得出其热变形过程中发生了动态再结晶的结论;并利用Arrhenius模型构建超塑性本构方程,应用origin数据处理软件进行数据分析,求得TA15钛合金高温条件下的超塑性本构方程。运用1stopt软件修正了该本构方程,使其精度达到99.3%。结果表明,TA15钛合金的流动应力对变形温度较为敏感,随着温度的升高,流变应力逐渐减小,软化机制愈发明显,且在900℃附近的超塑性较好,伸长率达到了846%。     

阻燃钛合金高温变形行为研究

通过等温恒应变速率热模拟压缩试验,研究了一种铸态组织的阻燃钛合金在变形温度900~1200℃,应变速率0.001～1s-1下的高温流变应力和组织演变,计算了变形激活能及应力指数,并给出了该合金变形的本构方程.结果表明,此种阻燃钛合金高温变形是扩散控制的过程,软化机制以动态回复为主,但在应变速率较高时会发生项链状动态再结晶,而在应变速率较低时会发生连续再结晶,合金中的碳化物形貌在高温变形过程中也会发生转变.     

TA15钛合金的动态热压缩行为及其机理研究

为了研究TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)钛合金的动态热变形行为,采用圆柱试样在Gleeble-1500热模拟机上进行了恒应变速率压缩变形试验(变形温度550~1000℃,变形速率0.01~1s-1),计算了材料的变形激活能Q并观察了热变形组织。结果表明,材料的流动应力随着变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大。材料的流变行为表现为加工硬化(550~600℃)、动态再结晶(650~900℃)、动态回复(950~1000℃)三种类型。材料在(α+β)相区的热变形激活能为517kJ/mol,β相区为205kJ/mol。流动应力曲线、变形激活能以及变形组织分析表明,在α+β相区动态再结晶是材料的主要软化机制,而在β相区软化机制则以动态回复为主。随着变形速率的降低,在(α+β)双相区动态再结晶进行得更加充分,而在β相区则动态回复的亚晶趋于长大。     

应用加工硬化率研究TA15钛合金β区变形的动态再结晶临界条件

基于位错理论探讨了材料大应变条件下的加工硬化率曲线及动态再结晶的拐点判据,利用在变形温度1050～1100℃、应变速率0.001～1s-1条件下等温恒应变速率压缩试验获得的应力-应变数据,采用加工硬化率处理方法,研究了TA15钛合金β区变形的动态再结晶临界条件,并应用Zener-Hollomon参数建立了临界应变模型。结果表明,TA15钛合金在本试验条件下呈现两种曲线特征类型的应力-应变曲线,其θ-σ曲线均呈现拐点及-θ/σ-σ曲线上出现最小值;临界应变与峰值应变之间具有一定的相关性,即εc/εp=0.62;临界应变与Z参数之间的函数关系为εc=1.72×10-2Z0.0605。     

热变形条件对含银Al-Cu-Mg耐热铝合金流变应力和组织的影响

采用热模拟试验对一种含银Al-Cu-Mg耐热铝合金进行热压缩试验,研究了合金在热压缩变形温度和应变速率分别为340～500℃,0.001～10s-1的条件下的流变应力行为和变形组织.结果表明:合金的流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而减小.该合金热压缩变形的流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述,也可用Zener-Hollomon参数来描述,其变形激活能为196.27kJ/mol.在较低的变形温度或较高的应变速率下,合金组织中主要存在沿垂直于压缩方向拉长了的晶粒.随着变形温度的升高或应变速率的降低,拉长的晶粒发生粗化,并且合金中出现了再结晶晶粒,说明合金中的主要软化机制逐步由动态回复转变为动态再结晶.该合金较适宜的热轧温度为380～460℃,应变速率为0.1～10s-1.     

7150铝合金热变形行为及微观组织

采用Gleeble热模拟机进行热压缩实验,研究7150铝合金在变形温度为300~450℃、应变速率为0.01~10s-1条件下的变形行为,采用Zener-Hollomon参数法构建合金高温塑性变形本构方程,并对变形后的微观组织进行分析。研究表明:7150铝合金的流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度增大而降低。该合金热压缩变形的流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程描述,其参数A为4.161×1014s-1,α为0.01956 MPa-1,n为5.14336,热变形激活能Q为229.7531k J/mol。随着温度升高和应变速率降低,动态再结晶逐渐取代动态回复成为合金的主要软化机制。     

TA7钛合金高温流变行为研究

通过热压缩试验研究了TA7钛合金在变形温度850~1000℃、应变速率0.001~0.1s-1条件下的流变应力变化规律,计算并建立了描述TA7钛合金高温变形特性的本构方程。结果表明:变形温度和应变速率对TA7钛合金流变应力影响显著,随变形温度升高和变形速率的降低,相同变形程度下合金的流变应力显著降低,并且在较低的应变下合金即可达到稳态流变状态。     

不同增强相对挤压态Mg-Zn-Mn-Y合金动态再结晶影响分析

采用Gleeble-3800热模拟试验机进行压缩试验,在温度250～400℃,应变速率0.001～10s-1范围内,研究了变形Mg-Zn-Mn-Y合金中含有不同增强相(I相和W相)对该合金高温流变行为及变形过程中动态再结晶行为的影响。结果表明:只含I相的合金I在较低温度下,表现出明显的加工硬化,峰值应力后发生断裂;在中高温度下,由于发生动态再结晶而表现出明显的流变软化。只含有W相的合金II在中低温度下变形时,峰值应力之前出现加工硬化,随后随动态再结晶的发生而出现软化;在高温下,加工硬化不明显。含有I相合金在变形量较小时(0.1和0.3),其动态再结晶以常规动态再结晶为主,较大变形量时(0.5)的动态再结晶机制为连续动态再结晶。含有W相合金变形量较小时的动态再结晶方式为连续动态再结晶,变形量较大时为旋转动态再结晶。由于含有不同增强相的合金动态再结晶机制不同,含有I相合金在高温下变形可获得均匀细小的再结晶晶粒;而含有W相合金在高温下变形时,晶粒长大。     

Ti-45Al-5Nb-0．3Y合金的等温热变形模拟及包套锻造

采用Gleeble-1500热力模拟机对Ti-45Al-5Nb-0.3Y (at%)合金在不同温度和变形速率下的流变应力进行了实验研究,并对此材料进行了包套锻造,分析了变形组织及压缩性能.结果显示,TiAl合金的真应力-真应变曲线显示典型的动态再结晶软化特征,流变应力随应变速率的升高和变形温度的降低而升高,在1200℃/0.01s-1条件下变形后试样外观质量好;利用Zener-Hollomon参数计算了此合金的热变形激活能,Q=399.5kJmol-1;在α γ双相区一次包套锻造,总变形量达70%,锻坯质量良好,锻后组织由大量弯曲、破碎的层片,细小的再结晶晶粒及少量平直层片组成,动态再结晶主要发生在原层片晶团的界面处,经1150℃/80min热处理后,合金发生广泛的再结晶形成了大量细小均匀的等轴γ晶粒,平均晶粒尺寸约为10μm,但仍有少量残余层片存在;室温压缩实验表明,锻造后合金的强度和塑性提高,这与锻造后显微组织的细化有关.     

基于Deform软件二次开发和BP神经网络的TA15多向锻造微观组织预报

通过热压缩实验构建了TA15合金的热变形真应力-应变曲线,以此为基础分别建立了合金双相区及单相区温度区间的热变形本构方程;基于热压缩试样动态再结晶的统计数据建立了TA15合金的动态再结晶模型。借助Deform提供的二次开发功能实现相关数学模型的程序化,制定正交实验方案,实现了TA15合金多向锻造变形的微观组织仿真。通过正交实验分析得出各项因子的影响对象及强弱差异,提出了双相区及单相区温度区间内的多向锻造最佳因子组合。建立了TA15合金多向锻造变形微观组织的BP （Back Propagation）神经网络预测模型,将预测结果与有限元仿真结果进行比较,结果表明两种方法的预测结果基本一致,但神经网络具备有限元仿真难以实现的良好细节预测能力,能更为细致地实现对微观组织分布状态的划分。     

SiC_P/Al-Cu复合材料动态再结晶行为及临界条件

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对40%SiC_P/Al-Cu复合材料进行压缩实验,研究其在温度为350~500℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下的高温塑性变形行为。由实验得出变形过程中的应力-应变曲线,采用加工硬化率处理方法对应力-应变数据进行处理,结合lnθ-ε曲线的拐点和(-α(lnθ)/αε)-ε曲线最小值的判据,研究该复合材料动态再结晶临界条件。结果表明:40%SiC_P/Al-Cu复合材料的应力-应变曲线主要以动态再结晶软化机制为特征,峰值应力(σ_p)随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;该材料的lnθ-ε曲线出现拐点,(-α(lnθ)/αε)-ε曲线出现最小值;临界应变(ε_c)随变形温度的升高与应变速率的降低而减小,且临界应变与峰值应变(εp)之间具有相关性,即ε_c=0.528εp;临界应变与Zener-Hollomon参数(Z)之间的函数关系为ε_c=4.58×10~(-3)Z~(0.09)。透射电镜观察显示应变为0.06时(变形温度为400℃,应变速率为10 s~(-1))已经发生动态再结晶,应变为0.2时,动态再结晶晶粒充分长大。     

TC4-DT钛合金高温热变形行为研究

利用Gleeble-3500型热模拟实验机,研究了TC4-DT损伤容限型钛合金在温度850℃～1000℃、应变速率0.01～10s-1、变形程度为40%～70%条件下的热变形行为,分析了该合金的流变应力行为及微观组织演变规律,并建立了本构关系模型。研究结果表明,TC4-DT合金在950℃以下的较低温度变形时应力软化现象非常明显,变形机制和热变形激活能不同于950℃以上的较高温度变形机制;在950℃以上高温度变形时,低应变速率(如ε=0.01s-1)促进了动态再结晶行为的发生,而在较高的应变速率(如ε=10s-1)时,一般只发生动态回复现象,动态再结晶行为受抑制。     

新型镍基粉末高温合金的高温变形行为

采用Gleeble-1500热模拟机对新型第三代镍基粉末高温合金FGH98Ⅰ在不同变形温度(950~1150℃)及不同变形速率(0.0003~1s-1)下高温变形行为进行了研究,绘制了动态RTT曲线,并建立了合金的热变形本构关系。结果表明:合金的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,当变形温度≤1100℃、应变速率≥0.0003s-1时,其流变应力随应变量增加呈动态再结晶特征;在应变速率≤0.01s-1的高温变形条件下,其动态再结晶的开始时间与变形温度无线性关系;实验验证了采用考虑应变量的双曲正弦模型能较好地反映合金在热变形过程中流变应力的变化规律。     

热变形参数对镁合金力学性能及微观组织的影响

基于热模拟机GLEEBLE1500,以AZ31为研究对象进行热压缩实验,获得材料的应力-应变曲线。用金相显微镜对不同温度及应变速率下的金相进行观察分析,并对比分析热压缩前后的微观组织。同时分析了不同温度及应变速率下材料的力学行为,其行为属于典型的动态再结晶型。当热压缩温度为350℃和400℃时,材料强度随应变速率增大而增大,且加工硬化也增大。当应变速率为0.01和0.1/s时,随着变形温度的升高,材料的应力逐渐降低。在不同温度下,应变速率为0.01/s时的应力比应变速率为0.1/s时的应力要低。     

高强高韧Al-Cu-Li-Mg-Zr-Zn-Mn合金热变形行为

在Gleeble～1500热模拟实验机上，采用高温等温压缩，应变速率为0．001～10／s，变形温度为360～520％，对通用型铝锂合金在高温压缩变形中的流变应力行为进行了研究，分析了其高温变形的物理本质。结果表明：在等应变速率下，真应力随温度的升高而降低；在相同的变形温度下，随应变速率的增加，流变应力水平升高。在较低的变形速率及较高的变形温度条件下热变形时，通用型铝锂合金容易发生动态再结晶。而变形速率较高，变形温度较低时，通用型铝锂合金可能发生剪切变形，热变形过程中则主要发生动态回复。     

TC4-DT合金应变诱发最大m值超塑性变形研究

采用基于最大m值法的应变诱发超塑性工艺,研究了TC4-DT钛合金在850~900℃和预应变量为1.0~2.0时的超塑性变形行为特征,确定了其最佳工艺参数。结果表明:在预应变量相同的条件下,随着温度的升高,合金的伸长率先增后减,在温度相同的条件下,随着预应变量的增加,合金的伸长率先增后减。超塑性变形后其内部发生了明显的动态再结晶,应变诱发最大m值超塑性的主要变形机制是晶界滑移,动态回复和动态再结晶为变形机制的辅助机制。最佳的工艺参数为变形温度870℃、预应变量1.5,最大伸长率1033%。     

粉末冶金TiAl合金的热变形行为研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上对粉末冶金TiAl合金进行热压缩试验,变形温度为1050~1200℃,,应变率0.001~0.1 s-1,工程应变量为50%,研究其在高温压缩变形中的流变应力行为。研究结果表明:在实验范围内,粉末冶金TiAl合金在热压缩变形过程中发生了明显的动态再结晶,其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;粉末冶金TiAl合金热压缩变形过程的流变行为可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,所获得的峰值应力表达式为:σ=90.91ln{(Z/1.68×1016)1/2.06+[(Z/1.68×1016)2/2.06+1]1/2},其变形激活能为477.56kJ/mol,经验算该方程可以较好地描述该合金的变形特点。     

TC18钛合金变形行为试验研究及其流动应力模型的建立

通过变形温度为993~1203K、应变速率为0.01~5s-1、变形程度为55%三个不同参数组合的热模拟压缩试验,研究了选取TC18钛合金变形行为。试验结果表明,TC18钛合金在变形初始阶段,流动应力随应变的增加迅速增加,当应变超过一定值后,流动应力开始下降并逐渐趋于稳定;在一定的应变速率下,随着变形温度的升高,流动应力随之降低;在一定的变形温度下,随着应变速率的增加,流动应力随之增加。利用多元回归分析建立了TC18钛合金高温变形时的流动应力模型,并和试验值进行比较,该模型能够较好地描述TC18钛合金在高温变形过程中的流动行为。     

一种变应变速率组合的TiAl合金细晶方法探讨

提出了一种先低后高的变应变速率组合等温压缩细晶方法,通过两次连续变形,得到70%以上变形量而不产生裂纹,获得了良好的细晶效果。流变应力曲线出现明显的动态软化现象,其机制为动态再结晶;在采用低应变速率进行第一次变形后,由于动态再结晶的发生,使第二次高应变速率变形时,应力降低并且可以获得较大变形量,晶粒细化充分;在两次变形之间增加保温处理,可以使细小动态再结晶晶粒得到静态球化,使细晶程度提高。     

挤压态喷射成形GH738合金热变形行为及组织研究

在温度950~1150℃、应变速率0.001~1 s–1及工程应变50%条件下,利用Gleeble-3500TM热模拟试验机对挤压态喷射成形GH738合金进行热压缩实验,研究合金的流变应力,建立合金热变形本构关系,利用EBSD分析合金组织演变。结果表明:合金流变应力随温度的升高和应变速率的减小而降低,在相同变形条件下,具有细晶组织特征的挤压态喷射成形GH738合金峰值流变应力低于粗晶组织的铸锻GH738合金;挤压态喷射成形GH738合金热变形激活能为651.08 kJ·mol–1,GH738合金的热变形激活能随着初始平均晶粒尺寸的减小而升高;形变温度的升高使挤压态喷射成形GH738合金初始被拉长的晶粒逐渐演变为等轴再结晶晶粒,在1000℃以上获得完全动态再结晶组织,再结晶组织随形变温度的进一步升高发生长大。