摘要：自主设计了一种微合金化8630钢。利用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为850~1200℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)、真应变为0.91条件下对其进行等温热压缩变形试验。结果表明,微合金化8630钢变形过程中出现持续加工硬化、动态再结晶及加工硬化与动态回复共同作用3种现象,材料流变应力随温度的降低和应变速率的增大而增大。根据所建立的本构方程与热加工图预测得到该材料的适宜热变形条件为温度950~1200℃、应变速率0.01~1 s^(-1)。

摘要：为提高某八缸曲轴的锻造成形质量,获得材料最佳热加工工艺窗口,提高材料利用率,首先通过等温压缩实验获得了34CrNiMo6钢在不同温度和应变速率下的流变数据,并通过Hansel-Spittel模型进行了多元线性回归近似,获得了34CrNiMo6钢的高精度本构模型。等温压缩实验表明,当应变速率较低、温度较高时,随着应变的增加,应力逐渐上升,到达峰值后缓慢下降并趋于平稳。这是高温下材料的动态回复、动态再结晶软化行为与加工硬化行为共同作用的结果。当应变速率较高、温度较低时,随着应变的增加,应力逐渐上升并趋于平缓。这是由于应变速率较大时,材料发生有限的动态再结晶,其软化效果有限。其次,通过对Hansel-Spittel模型进行微分处理得到了34CrNiMo6钢的热加工图,热加工图表明:在温度为1350 K,应变速率为0.001 s^(-1)时能量耗散率较大,在该温度和应变速率下进行热加工时,材料具有较高的热加工稳定性,其动态回复、再结晶完全,能得到细小均匀的组织。最后基于Hansel-Spittel模型、热加工温度和应变速率,通过有限元仿真技术分析了坯料尺寸和阻力坎、沟结构对成形效果的影响,发现通过增加阻力坎、沟可在保证锻件无锻造缺陷的前提下,使材料利用率从65%提高到78%,并经过生产试制验证了锻造温度、锻造速率、坯料尺寸和阻力坎结构的设计合理性。

摘要：设计制备了4种不同Mg/Si比并添加稀土元素Ce、Er、Zr和B的新型Al-Mg-Si合金,并研究了其显微组织与导电率及抗拉强度。然后以一种优化成分的Al-Mg-Si-RE合金为研究对象,通过Gleeble-3500热模拟机进行热压缩试验,研究了变形温度为300~450℃,应变速率为0.001~1 s^(-1)时该新型合金的热变形行为。通过试验数据构建该合金的本构方程和热加工图,通过光学显微镜研究显微组织的演变。结果表明,当Mg/Si比为1.4时,该合金具有优异的性能,该合金流变应力随着变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。计算得到该合金的热变形激活能为176.188 kJ/mol,所得本构方程对该合金的流变行为具有指导作用。由热加工图可知,该合金适宜在变形温度为300~320℃,应变速率为0.001~0.015 s^(-1)或变形温度为430~450℃,应变速率为0.001 s^(-1)或1 s^(-1)附近的条件下进行热加工。

摘要：硼在钢中的固溶度较低,采用熔铸法制备的含硼不锈钢在凝固过程中容易形成大量粗大硬脆的共晶硼化物,导致其坯料的热加工性能较差。针对这一难题,本文以18.5Cr-14.0Ni-2.1B含硼不锈钢作为研究材料,采用热力模拟实验机进行单道次热压缩实验,建立了流变应力本构方程,构建了热加工图并明确了该不锈钢合理的加工窗口,揭示了含硼不锈钢热变形行为及其机制。实验结果表明:18.5Cr-14.0Ni-2.1B不锈钢的表观热变形激活能Q和应力指数n分别为501.08 kJ·mol^(-1)和8.13;热压缩过程中,共晶硼化物主要发生破碎、转动并诱发形成大量微孔洞,塑性流动的奥氏体基体可将大部分孔洞填充;热压缩过程的应变量越大,其加工窗口越小,18.5Cr-14.0Ni-2.1B含硼不锈钢在1000~1100℃以0.01~1.0 s^(-1)的应变速率进行变形时,呈现较为良好的可加工性。

摘要：针对大型特厚F316H不锈钢阀门锻件易出现粗晶、混晶和探伤无底波等难题,对其高温下的流变行为进行了研究,以探索最佳的热加工变形工艺参数来指导实际生产应用。采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在应变速率为0.001~1 s^(-1)、变形温度为950~1250℃条件下开展了热压缩变形试验。基于Arrhenius模型,建立了高温流变应力本构方程,并计算得到热变形激活能为393.857 kJ·mol^(-1)。基于DMM动态材料模型,建立了应变量为0.8的热加工图,在变形温度为1100~1150℃、应变速率为0.005~0.01 s^(-1)时,功率耗散因子达到峰值,结合微观金相分析,该变形条件下晶粒发生了充分的动态再结晶,可作为热加工的主加工区域。结合热加工图,设计了核电不锈钢阀体锻件(规格为12寸)的锻造工艺,并经生产验证得到了晶粒度、无损探伤和力学性能优异的锻件。

摘要：利用Gleeble-3500热模拟试验机进行了高温压缩试验,研究了Ni-Cr-Co-Mo合金在变形温度950~1080℃、应变速率0.01~10 s^(-1)下的热变形行为。基于动态材料模型构建了合金热加工图。结果表明:合金在试验条件下具有正应变速率敏感性。合金的平均热变形激活能为566.758 kJ/mol。当应变为0.4时,合金的流变失稳区域较大,说明该合金在大应变时加工难度很大。在变形温度为1000℃时,随着应变速率降低,动态再结晶更加充分。合金最佳工艺参数为变形温度1000~1050℃、应变速率0.01~0.1 s^(-1)。

摘要：为控制某曲轴的模锻成形质量、避免锻造缺陷的产生。首先,通过热压缩实验获取了40Cr钢在不同温度和应变速率下的流变数据,并用Hansel-Spittel方程进行了拟合,获得了40Cr钢的本构关系,为模锻成形工艺仿真提供了精确的材料数据。等温压缩实验表明:应变速率和温度对40Cr钢的应力水平有显著性影响;当应变速率和应变相同时,应力随着温度的增加而降低;当温度和应变相同时,应力随着应变速率的增加而增加。在低应变速率、高温条件下,材料具有显著的应力峰值;这是由于温度越高、应变速率越低,材料在变形过程中具有足够的能量和时间进行动态再结晶软化。随后,基于金属稳定热加工理论建立了40Cr钢的热加工图,并对压缩试样进行微观组织分析,验证了热加工图的合理性。基于热加工图得到了某曲轴的成形温度推荐范围为900~1000℃、应变速率为0.01~0.1 s^(-1)。最后,为了解决某曲轴平衡块填充不满的问题,提出了基于拉丁超立方抽样、数值仿真获取样本、克里金模型构建响应面、遗传算法优化的策略,数值仿真和生产试制结果验证了该策略能够得到充填完整、无锻造缺陷的曲轴锻件,可提升成形质量、减少试错成本。此外,实验试制也验证了选取的成形温度和应变速率能够得到组织细小且均匀的锻件。

摘要：采用热压缩试验研究了含铜3.6%抗菌奥氏体不锈钢的热变形行为,分析了真应变0.69,温度900-1150℃,应变速率0.01-20s^-1时钢的真应力-应变曲线。通过动力学计算了热变形激活能。依据动态材料模型构建了热加工图,并利用显微镜观察了不同变形下的微观组织。结果表明,计算的热变形激活能Q为376.017kJ/mol。不同应变下失稳区在热加工图的位置不断变化。在低温、低应变速率区和中温高应变速率下,组织易出现局部流动失稳现象。峰值耗散因子在(1075-1150)℃/0.01s^-1区域内,组织发生动态再结晶,为较优的热加工范围。

摘要：为优化DP1180钢热变形工艺,在变形温度为850~1100℃、应变速率为0.1~10.0 s^(-1)条件下,利用Gleeble-3800热模拟试验机对DP1180钢连铸坯进行高温压缩,得到其真应力-真应变曲线,分析变形温度和应变速率对其应力的影响;通过已有模型建立和修正了适合于该钢种的变形抗力模型,并根据真应力-真应变曲线绘制其在不同应变量下的热加工图。试验表明,变形温度的升高和应变速率的降低都会使真应力变小,动态再结晶也就更容易发生;利用Origin软件获得的变形抗力模型拟合值与实测值基本一致,经过误差分析,模型精度较高,但其适用范围仍有一定局限性;绘制热加工图后发现,试验条件下其中几乎很少有流变失稳区,得到试验钢种理论热加工最佳区域为应变速率1.0~10.0 s^(-1)、变形温度1050~1100℃。研究结果为DP1180钢热变形工艺优化设计提供了试验依据及理论指导。

摘要：TC11钛合金是生产发动机叶片和压气机盘的重要材料,随着对发动机安全可靠性能要求的提高,得到变形均匀的压气机盘锻件十分重要。根据制定的TC11钛合金热加工图,确定该合金压气机盘的基本锻造工艺。结合热力耦合刚粘塑性有限元法和正交设计方法,研究不同坯料尺寸、模具温度和变形速度对压气机盘成形工艺的影响,提出以变形均匀性函数为目标函数优化压气机盘的成形工艺,最终优化TC11钛合金压气机盘的锻造工艺。