Ti-17合金高温变形中的不连续屈服与流变软化研究

本文以原始组织为片状的Ti-17合金为例,研究了不连续屈服和流变软化的机理。结果表明:具有片状组织的Ti-17合金在变形温度超过820℃,应变速率为10 s-1时,出现不连续屈服现象,并随着变形温度和应变速率的增大而更加明显,该现象无法用传统的静态理论(位错钉扎-脱钉)进行合理解释,它符合动态理论,即不连续屈服与晶界突然增殖大量可动位错有关。应变速率较高时,具有明显的流变软化特征,其主要是由温升效应和片状组织球化或片层弯折引起的。

近β钛合金高温压缩变形过程中流变软化行为研究进展

综述了近β钛合金高温压缩变形过程中流变软化行为的影响因素、流变软化机制及其分析方法以及基于流变软化机制的本构方程的发展,重点分析了变形工艺参数以及原始微观组织对流变软化行为的影响规律,此外,讨论了动态回复、动态再结晶、变形热等软化机制对软化现象的贡献,并提出了近β钛合金高温变形过程中关于流变软化现象亟待解决的问题,指出定量化及物理模型化是未来近β钛合金高温变形过程中流变软化现象的重要发展方向。

TA15钛合金流变行为的一种本构模型

在Gleeble-1500热物理模拟机上对多组TA15钛合金试样进行压缩试验,获得了不同变形温度、应变速率和应变下的应力-应变曲线。结果表明,应力迅速达到峰值后呈下降趋势,峰值应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大;引入包含软化因子的本构模型,并采用多元线性回归法可求解相应的系数。

含Sc超高强铝合金热压缩时的流变行为和组织演变

在GleeblelS00试验机上，对温度范围为380-470℃和应变速率范围为0．001～10s^-1的一种新型含sc的超高强铝合金的流变行为进行研究，并用金相观察和透射电镜分析考察压缩变形时的组织演变。结果显示，真应力一真应变曲线在小应变条件下（ε〈0．15）表现出峰值应力及随后的动态流变特征，这种关系可以用Zener—Hollomon指数方程来描述。指数方程中的平均热变形激活能Q为157．9kJ／mol。变形试样中的亚结构由拉长后晶粒中的少量细小的等轴多边形亚晶粒和晶界上的锯齿状组织构成。动态流变主要是由动态回复（DRV）和动态再结晶（DRX）引起。

热变形条件对2124铝合金流变应力和显微组织的影响

采用Gleeble热模拟试验机对2124铝合金进行热压缩试验,通过分析合金在高温塑性变形过程中的流变应力变化规律,以及利用光学显微镜和透射电镜观察合金在热变形过程中的显微组织演变,探讨了不同变形温度和应变速率对合金热塑性变形能力的影响。结果表明,2124铝合金在热变形中的流变应力稳态值随热变形温度的升高或应变速率的减小而增大,可用双曲正弦形式的本构方程来描述热变形条件和流变应力的关系,合金的变形激活能为170.13 k J/mol。在较低变形温度或较高应变速率下,热变形后合金组织中存在大量位错缠结和位错墙,软化机制主要为动态回复。随变形温度的升高或者应变速率的降低,该合金组织中出现了再结晶晶粒,软化机制逐渐向动态再结晶转变。

AZ40M镁合金热压缩流变应力模型及修正

通过在Gleeble-1500型热模拟机上对AZ40M镁合金进行热压缩模拟试验,研究了在变形温度为250~400℃,应变速率为0.005~2 s^-1、压缩变形量为60%的条件下,AZ40M镁合金的流变应力行为。基于应力-应变数据,建立了AZ40M镁合金的周纪华流变应力模型,通过周纪华模型计算值与实验值进行对比、分析,得到了改进的AZ40M镁合金流变应力模型。结果表明,改进的模型具有较高的精度,相关系数(R)达到了0.9928,平均相对误差(AARE)为3.89%。

两相钛合金Corona5的高温流变及形变数据分析

本文对两相钛合金Corona5(Ti-4.5Al-5Mo-1.5Cr)在对称压缩时的等温塑性流变行为进行了分析研究。发现高温压缩时,此两相合金存在强烈的流变软化现象,动态再结晶和形变诱导转变等动态软化过程是引起流变软化的主要原因。形变热在高速时起重要作用,并用插值法进行了形变热修正。形变参数对软化有着重要影响,温度降低,形变速率提高,流变软化愈强烈。根据实验数据,提出一组流变应力计算公式,这些公式用于热加工模拟中,在合金组织成型时预测压力大小和所需的功率(能量)范围。

TA15钛合金两相区热变形过程中α→β动态相变行为及热力学评价

将TA15钛合金在Gleeble-3800热模拟试验机上进行热压缩试验,变形温度为800~980℃。采用扫描电镜(SEM)分析该合金的微观组织演变规律,结合微观组织定量结果及流变曲线对TA15钛合金热变形过程中热力学进行评价。结果表明:TA15钛合金在两相区热变形时会发生动态相变。动态相变使真实应力-应变曲线呈现明显的流变软化现象,造成屈服应力显著高于稳态应力。初生α相含量对变形温度及应变敏感。随着变形温度温度的升高或应变的增加,初生α相含量降低甚至完全消失,表明动态相变会造成TA15钛合金相变点降低。TA15钛合金动态相变是一种应力驱动型相变,该合金发生动态相变的条件是驱动力克服能量势垒。能量势垒数值上等于最小临界驱动力,且范围约为70~742 J/mol,而最大驱动力范围约为507~3306 J/mol。最大/最小临界驱动力、能量势垒均随着变形温度的升高而降低。

7150铝合金在热压缩变形过程中的动态组织演变

在Gleeble-1500型热模拟试验机上对7150铝合金进行不同真应变(0.2,0.4,0.6,0.8)的热压缩试验,通过光学显微镜和透射电镜研究该合金在450℃和10s-1应变速率下的动态组织演变规律。结果表明:真应力随真应变的增加迅速增大,达到峰值后逐渐降低呈现动态软化;随着真应变的增大,原始等轴状晶粒逐渐被拉长,位错缠结形成位错胞和亚晶;变形过程中棒状的T(AlZnMgCu)相和球状弥散相Al3Zr粒子逐渐发生粗化,减弱了其对再结晶的抑制作用。

Inconel X-750合金的热变形特性

通过热压缩实验,研究了Inconel X-750镍基高温合金在变形温度为950~1200℃,应变速率为0. 1~10 s-1,变形量为50%的热变形行为。研究结果表明:变形温度为1100和1200℃,应变速率为0. 1和1 s-1时,合金在热变形过程中可以达到动态平衡,在其余变形条件下,合金在热变形过程中均出现连续的流变软化现象,合金的热变形激活能为377. 12 k J·mol-1。通过建立材料的动态模型,制作了合金的热加工图,发现合金的功耗效率等值线在温度为1075~1085℃时,由于γ’相的溶解而发生转折,结合合金的热变形组织演变过程,确定合金在变形温度为1100~1200℃、应变速率为0. 1 s-1时可以得到均匀细小的再结晶组织。

P92钢的热变形行为研究

为研究P92钢的热变形行为,在温度625℃、应变速率0.001~1 s-1、变形程度65%条件下对P92耐热钢进行了热压缩试验,分析了在不同应变速率下的应力-应变曲线及热压缩过程中组织的演变规律;对P92钢热压缩前后的组织运用SEM和TEM进行观察与表征,采用XRD和EDS技术对其碳化物进行分析,获得了热变形后的组织结构、碳化物成分、尺寸和体积分数及性能的变化情况。试验结果表明,P92钢热压缩变形过程中发生了流变软化行为,应变速率越低,流变软化倾向越大;热变形后的碳化物明显粗化、尺寸增大、体积分数也增加,材料发生了明显的回复。

Flow softening behavior and microstructure evolution of Al-5Zn-2Mg aluminum alloy during dynamic recovery

The flow stress behavior and microstructure development of Al-5Zn-2Mg （7005） aluminum alloy were studied by hot compression tests at deformation temperatures between 300-500 ＆#176;C and strain rates between 0.05-50 s-1. The deformed structures of the samples were observed by optical microscopy （OM）, transmission electron microscopy （TEM） and electron backscattering diffraction （EBSD） analysis. The calculated activation energy is 147 kJ/mol, which is very close to the activation energy for lattice self-diffusion in aluminum （142 kJ/mol）. Dynamic recovery is the dominant restoration mechanism during the deformation. At high strain rate of 50 s-1, temperature rise due to deformation heating leads to a significant flow softening. Microstructure observations indicated that the remaining softening after deformation heating correction at high strain rate and the softening observed at high temperature are associated with grain coarsening induced by grain boundary migration during dynamic recovery process.

TC4钛合金基于Voce方程的稳定流变本构模型研究

提出了一种包含流变软化的本构的构建方法。通过采用圆柱体试样的热压缩模拟试验,在塑性应变速率为0.1 s^(-1)和20 s^(-1)之间时,观察到TC4钛合金在750~950℃范围内均存在流变应力随着塑性应变降低的流变软化现象。采用双Voce方程对试验数据拟合得到了大塑性变形条件下的稳定流变应力。采用LevenbergMarquardt非线性拟合算法得到了TC4钛合金包含流变软化的本构方程。并且发现Levenberg-Marquardt非线性拟合算法求得的本构方程参数比线性拟合误差更小。结果表明文中提出的流变应力计算方法规避了变形不稳定区域对特征变形抗力判断的干扰,得到了符合指数函数的材料高温稳定流变本构模型,在新型金属材料热加工工艺开发中具有较强的应用价值。

Characterization of dynamic microstructure evolution during hot deformation of Al-4.10Cu-1.42Mg-0.57Mn-0.12Zr alloy

The Al?4.10Cu?1.42Mg?0.57Mn?0.12Zr alloy was compressed to different strains at deformation temperature of 300 oC and strain rate of 10 s?1 on Gleeble?1500 system. The dynamic complex microstructures evolutions were investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The true stress?true strain curves exhibited a peak stress at critical strain, after which the flow stresses decreased monotonically, showing a dynamic flow softening. As the strain increased, the dislocation tangled to cell structure and sub-grain structure, which indicated the occurrence of dynamic recovery during deformation. Dynamic precipitations ofS (Al2CuMg),θ (Al2Cu) and Al3Zr phase were accelerated and coarsened by deformation. ContinuousS phases precipitated in the Al matrix and discontinuousS phases were found to be nucleated near the Al3Zr phase and at the sub-grain boundary. The flow softening mechanism was resulted from the reduction of dislocation density which attributed to dynamic recovery and precipitates coarsening.

Influences of strain softening and seepage on elastic and plastic solutions of circular openings in nonlinear rock masses

Considering the influence of strain softening, the solutions of stress, displacement, plastic softening region radius and plastic residual region radius were derived for circular openings in nonlinear rock masses subjected to seepage. The radial stress distribution curve, ground reaction curve, and relation curve between plastic softening region radius and supporting force in three different conditions were drawn respectively. From the comparisons among these results for different conditions, it is found that when the supporting force is the same, the displacement of tunnel wall considering both seepage and strain softening is 85.71% greater than that only considering seepage. The increase values of radial displacement at 0.95 m and plastic softening region radius at 6.6 m show that the seepage and strain softening have the most unfavorable effects on circular opening stability in strain softening rock masses.

直接包套轧制铸态Ti-46Al-8Nb合金的组织特征及热变形机制

根据热模拟实验结果和动态材料模型建立了Ti-46Al-8Nb合金的热加工图,确定了合理的热加工工艺制度,并采用包套轧制方法制备了Ti Al合金板材,考察了轧制高铌Ti Al合金的组织演变规律及流变软化机制。结果表明,在低应变时加工图中只存在2个失稳区,当应变增加到0.4时,在1250℃、0.006 s^-1附近位置也出现了失稳;在1200℃、1 s^-1和1150~1200℃、0.01 s^-1附近存在典型的动态再结晶区域。最终结合应变速率敏感系数的分析,选择在1150~1200℃、0.01~0.03 s^-1,每道次变形量约为18%的条件下进行复合包套轧制,获得厚度约为0.85 mm、变形均匀无裂纹缺陷的板材,其热轧组织局域流变软化严重,存在明显的轧制变形带,但整体组织均匀性较好。Ti-46Al-8Nb合金在热轧过程中的流变软化以γ相的动态再结晶以及热-力作用下L(α/γ)层片组织的相变分解为主,其中再结晶过程主要是通过位错塞积诱导亚晶界形成进而完成小角度晶界向大角度晶界的转化,L(α/γ)→γ+α+B2/β和α→γ转变是片层团分解的主要途径。此外,大量普通机械孪晶以及孪晶片层的出现,也可以显著提高热轧Ti Al合金的组织均匀性。

超细晶工业纯钛的变形、应变速率敏感性和激活体积

在温度为250~450℃、应变速率为1×10-4~1s-1的条件下,对超细晶工业纯钛进行变速率压缩实验,计算超细晶工业纯钛的应变速率敏感性因子和激活体积,并研究超细晶工业纯钛的变形行为。结果表明:超细晶工业纯钛在稳态变形阶段存在流变软化效应,这是受变形过程中大角度晶界和位错活动所控制的。超细晶工业纯钛的应变速率敏感性因子和激活体积在数值上都相对较低,应变速率敏感性随着变形温度的升高而增加,但激活体积独立于变形温度。应变速率敏感性和激活体积的数值表明晶粒内部位错之间几乎无交互作用,而位错与晶界之间的交互作用显著影响超细晶工业纯钛的塑性变形。