TA15合金应变速率循环超塑性研究

采用应变速率循环法研究了TA15合金的超塑性。在变形温度分别为850、900、950℃,应变速率范围为1×10-5s-1～1×10-3s-1的试验条件下,讨论了工艺参数对流变应力、m值及其超塑性的影响。结果表明,TA15合金具有较好的超塑性,最佳变形温度为900℃,伸长率为412%。

基于DMM加工图的Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金热塑性变形参数优化识别

通过Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V(TA15)合金多组试样热物理模拟压缩实验获得温度1073～1323K、应变速率0.01～10s-1下的真实应力-应变数据,以此作为计算应变速率敏感指数m、功率耗散系数η、失稳判据ξ三重指标的底层材料模型。以一组3D曲面形式揭示了应力、应变速率、温度、应变量的共同作用诱导的多种变形机制的转化及同时存在所引起的应变速率敏感系数m的剧烈响应,并通过m值的正负初步识别变形稳定区和失稳区。进一步绘制能量耗散图并识别出η值为负的不稳定变形区,以及η值为正的稳态变形区。在此基础上最后通过失稳判据分布图识别出ξ>0的稳定变形区、ξ≤0的失稳变形区。最后将不同应变下的功率耗散图和失稳图叠加以构造最终所需的含应变影响的系列加工图。综合识别后,具有较高m值水平、较高η值水平、较高ξ值水平的稳定变形参数区间为优先推荐,具有负m值水平、负η值水平、负ξ值水平的失稳变形参数区间为避免推荐。

应变速率对TC21钛合金超塑性拉伸微观组织的影响

研究了应变速率对TC21钛合金超塑性拉伸过程中应变速率敏感性指数m值及显微组织的影响。结果表明,m值在温度为900℃,初始应变速率为10-4～10-2s-1时均大于0.3,在初始应变速率为3.3×10-4s-1时,m值达到了最大,平均值为0.376。在较快初始应变速率条件下拉伸时,在温度和较大变形程度的作用下,试样变形区发生了动态再结晶,形成了很多细小、等轴的晶粒,在最佳初始应变速率及更慢速条件下拉伸时,由于高温长时间大变形的作用,试样变形区发生了明显的聚集再结晶长大,相当一部分晶粒合并长大成片状。

挤压态42CrMo钢热塑性加工图及稳态变形参数识别

通过挤压态42CrMo钢多组试样的热压缩实验获得应变速率为0.01～10 s-1、变形温度为1123～1148 K条件下的真应力-应变数据,以此作为计算应变速率敏感指数(m值)﹑能量耗散因子(η值)和失稳判据(ζ值)三重判据的底层材料数据。利用三重判据构建的加工图对挤压态42CrMo高强度钢的热成形过程进行分析,得到了挤压态42CrMo强度钢在成型过程中的稳定区域和流变失稳区。结果表明:42CrMo钢的最优变形热力参数处于具有较高η值和较高ξ值的区域内。

TC11钛合金的最大m值超塑性变形研究

介绍最大m值超塑性变形的试验方法和计算机控制系统,分析TC11钛合金采用该方法的超塑性变形特点。试验结果表明,经过细化处理的TC11钛合金,在900℃时恒应变速率试验的最大延伸率为1260%,采用最大m值变形方式可以获得异常高的超塑性,延伸率为2300%。TC11超塑性变形以晶界滑移为主,并伴随晶内位错滑移,最大m值法超塑性变形能够使动态再结晶充分发生,是提高钛合金塑性的有效方法。

TC6钛合金基于m值的高效超塑变形研究

基于m值的高效超塑变形方法是一种全新的超塑性研究方法。采用该方法对TC6合金进行高温拉伸实验,研究其超塑性性能。实验结果表明,该合金具有较好的超塑性,采用该方法进行实验,能缩短拉伸实验的时间,并且可以获得良好的伸长率。其最佳变形温度为900℃,伸长率为1696%。

Al-12.7Si-0.7Mg合金超塑性变形行为及变形机理

对Al-12.7Si-0.7Mg合金在Instron5500电子万能材料试验机上进行超塑性拉伸实验.通过对该合金超塑性过程中延伸率δ,应变速率敏感性指数m值的计算,获得了不同变形温度、不同应变速率下δ和m值的变化规律.该合金在温度为793 K,应变速率为1.67×10-4s-1时,合金的应变速率敏感性指数和延伸率均达到最大值,分别为0.44,379%.分别构建了该合金的功率耗散率图以及铝合金RWS变形机理图.运用功率耗散率图预报该合金的超塑性变形区域;应用铝合金变形机理图并结合该合金超塑性拉伸前后显微组织变化规律,根据不同温度下Al-12.7Si-0.7Mg合金柏氏矢量补偿的晶粒尺寸值、模量补偿的应力值预报该合金的超塑性拉伸变形机理.

应变速率和温度对Mg-1Y挤压板材拉伸变形行为的影响

在温度为25~300℃应变速率为0.001~0.1 s^-1的范围内研究了Mg-1Y(质量分数,%)挤压板材的拉伸变形行为。结果表明:在0.1s^-1的应变速率下,当温度从室温增加至300℃时抗拉强度从(247.9±5.8)MPa到(125.6+4.7)MPa降低了49.3%。板材即使在室温下也表现出了明显的应变速率敏感性。室温下,当应变速率从0.1 s^-1降低至0.001 s^-1,抗拉强度降低11.8%。在室温和250℃温度范围内可以通过Garofalo双曲正弦本构方程来描述合金的流变行为。测得的应力指数n为27.8±8.9,激活能Q为(124.6±6.1)k J/mol,Q值意味着变形是位错攀移控制。在中间温度(150~250℃)时板材表现出锯齿流变行为,这种现象在较低应变速率更明显。同时断裂延伸率随着温度升高而反常地降低。认为上述2种变形特征和Y原子和位错的强烈的相互作用有关系,这种作用即为动态应变时效(DSA)。应变速率敏感因子(m)随温度升高而增加。在300℃下m从0.068增加至0.11,说明Y元素的添加可以激活更多滑移系。变形后显微组织的观察表明孪晶被温度抑制,同时与增大的m相一致。300℃下观察到有动态再结晶(DRX)的出现,应变速率越低DRX越明显。

TC21合金的热压缩变形行为及变形机理

对TC21合金的热变形行为进行研究,通过对该合金变形过程中应变速率敏感性指数m值、热变形激活能Q、晶粒指数P的计算,得出不同应变速率和温度下m值、Q值和P值的变化规律。在绘制动态DMM模型热加工图的同时构建含位错数量的双相钛合金高温变形机理图。应用热加工图分析TC21合金热变形工艺,确定加工失稳区以及适合加工区域。运用双相钛合金高温变形机理图,根据不同温度下TC21合金柏氏矢量补偿的晶粒尺寸、模量补偿的应力值和位错数量预报该合金的热变形机理。

6016铝合金高温流变应力行为研究

在变形温度420～540℃、应变速率0.001～1s-1时,利用Gleeble-1500热模拟试验机采用圆柱体等温热压缩试验对6016铝合金热变形流变应力行为进行研究,讨论实验条件对应变硬化指数n和应变速率敏感性指数m的影响。结果表明:6016铝合金流变应力受应变速率和变形温度的影响明显,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;当温度大于420℃时,应变硬化指数n受温度和应变速率影响较小;温度为500℃、应变速率为0.001s-1时,其应变速率敏感性指数m达到0.3036;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述6016铝合金热压缩变形时的流变应力行为;拟合曲线与实验曲线能很好吻合。

难变形高温合金GH4720Li的超塑性变形行为

利用等温热压缩模拟试验机,对难变形高温合金GH4720Li初始均匀细晶合金不同温度及应变速率下的变形行为研究,计算了判定合金超塑性变形范围的应变速率敏感因子m及对相应变形组织进行分析。结果表明,均匀细晶合金在1040-1130℃、0.0001-0.005 s^-1变形区间内,m值随变形温度升高和变形量增加而降低;1040-1100℃、0.0001-0.005 s^-1条件下,该细晶合金具有超塑变形的能力,而1130℃时,无论应变速率如何,该合金已经不具备超塑性变形的能力;均匀细晶合金在较高变形温度下最佳超塑性变形所对应的应变速率较高,低温变形时最佳超塑性变形发生需要更低的应变速率。

FGH96合金等温变形力学性能研究

研究了FGH96合金等温变形过程流变应力曲线、应变速率敏感性指数m、变形本构关系模型等,为FGH96合金盘件锻造变形有限元模拟计算奠定了基础。

原位合成TiB和TiC增强钛基复合材料的超塑变形力学行为

研究了利用普通熔铸设备,原位合成法制备的TiB和TiC颗粒增强钛基复合材料的高温变形行为.在915～1100°C,初始应变速率ε=10-2～10-4s-1,进行了超塑拉伸实验.结果表明,在1015°C、ε=10-2s-1时,延伸率最大,为235%,相应的应变速率敏感性因子为0.22,最大的m值并不对应最大的延伸率.计算得到各温度下的超塑变形表观激活能为144～311kJ/mol,激活能的差异表明,该复合材料的高温变形在不同温度下受不同机制控制.同时,利用扫描电镜观察了断口形貌,分析了其变形机理.

TC4钛合金板材超塑性性能研究

采用最大m值法、恒应变速率法在850~910℃下测试TC4钛合金板材的超塑性性能,分析了工艺参数对TC4钛合金板材的流动应力、应变速率敏感性指数和微观组织演变的影响。结果表明:该合金的最佳超塑性变形温度在850℃左右,在该温度下的基于最大m值法、恒应变速率法拉伸的伸长率均达到了最大且分别为1031%和631%,而在850℃下最大m值法拉伸能获得材料的最佳超塑性;当变形温度为850~910℃时,最佳变形速率0.00031~0.001 s^(-1);随变形温度的升高、应变速率的降低,该合金的流动应力降低,最大为70 MPa;该合金在850℃、应变ε=0.1条件下的应变速率敏感性指数m值最大且为0.58,并随着变形温度、应变量的增加而降低:超塑性变形中其内部发生了明显的动态再结晶,温度越高,晶粒越粗大。

GH4169合金热压缩变形行为与枝晶组织的关系

对铸态GH4169合金不同部位试样进行了不同热压缩试验,利用扫面电子显微镜、金相显微镜、EBSD研究了该合金在不同热压缩条件下的变形行为与枝晶组织的关系,并探讨了其机理。结果表明:高温热变形过程中,铸态GH4169合金的变形抗力与形变量、应变速率以及变形温度有关。变形量增大、应变速率增高、温度降低会导致变形抗力增大。当变形量为45%时,高应变速率和高温对动态再结晶更加有利。当加载方向与一次枝晶方向垂直时,材料的热变形机制为二次枝晶滑动,由此会导致应变速率敏感因子变大。初始组织为等轴枝晶的样品最有利于动态再结晶,中心粗柱状晶样品具有最大的变形抗力,而边缘细柱状晶样品再结晶比例最低、变形抗力最小。

6016铝合金高温流变应力行为研究

在变形温度为420～540℃、应变速率为0.001～1 s-1的条件下,在Gleeble-1500热模拟试验机上采用圆柱体等温热压试验对6016铝合金的热变形流变应力行为进行研究,讨论实验条件对应变硬化指数n和应变速率敏感性指数m的影响。结果表明:6016铝合金流变应力受应变速率和变形温度的影响明显,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率提高而增大;当温度大于420℃时,应变硬化指数n受温度和应变速率的影响较小;当温度为500℃、应变速率为0.001 s-1时,其应变速率敏感性指数m达到0.3036;可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述6016铝合金热压缩变形时的流变应力行为;热变形流变应力的拟合曲线与实验曲线能很好吻合。

原位自生TiB和TiC增强钛基复合材料的超塑变形行为及机理研究

研究了温度为920～1080℃、初始应变速率为2×10^(-2)s^(-1)～10^(-4)s^(-1)条件下的原位自生 TiB 和 TiC 增强钛基复合材料的超塑变形行为。试验得到429%的最大延伸率,计算所得最大 m 值为0.47,但这两者并不是在同一试验中取得。在变形过程中,m 值随应变增加而增大,达到最大值后,m 值随应变增加而减小。在920～1040℃和1040～1080℃温度范围内,激活能分别为492kJ/mol、673kJ/mol 和275kJ/mol,表明变形受不同机制控制。在1040～1080℃,变形受晶界扩散控制;而在920～1040℃,除晶界扩散外,位错运动和动态再结晶在变形中占了主导作用。

铝合金AA5083超塑性变形力学特性

通过对铝合金AA5083超塑性材料的拉伸试验,分析和讨论了变形温度和应变速率对其延伸率的影响,并得到最佳温度525℃,最佳应变速率1.97×10-4s-1,最大延伸率δ=430%。分别用等应变速率法和速度突变法测定应变速率敏感指数m值。最大m值为0.5。

电塑性效应对5A90铝锂合金成形极限的影响

研究了电塑性效应对5A90铝锂合金成形极限的影响。首先,通过不同温度和不同应变速率的通电单向拉伸实验和等温无电单向拉伸实验,获取了材料的应变硬化指数n和应变速率敏感指数m。然后,采用M-K理论,将Lorgan-Hosford屈服准则和Backoften硬化方程引入理论推导中,利用Newton-Raphson迭代法进行求解计算,求解得到5A90铝锂合金在电塑性影响下的成形极限图。最后,通过不同宽度试样的单向拉伸实验对成形极限图的左手侧曲线进行了实验,结果与预测相吻合。研究结果表明:相比普通热成形,电塑性效应对5A90铝锂合金成形极限的提高效果更加明显。

U720Li高温合金热变形行为研究

镍基高温合金的抗蠕变、抗疲劳、抗氧化腐蚀性能优越,而且断裂韧性和组织稳定性良好,新型镍基变形高温合金Udimet 720Li(U720Li)因其优异的综合力学性能和化学性能,被认为是燃气涡轮发动机中理想的涡轮盘材料。本文使用Gleeble-1500热模拟实验机对U720Li合金在温度为900℃~1150℃、应变速率为5×10^-4s^-1至10s^-1、变形程度为60%的条件下进行热压缩实验,并以压缩实验所得数据为基础,研究U720Li合金热变形行为过程,计算U720Li合金高温变形过程中应变速率敏感性指数m值、变形激活能Q值,并利用Arrhenius的指数方程构建其高温本构方程。