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Nitinol 60形状记忆合金高温变形特性研究

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特种铸造及有色合金 2017年第6期37卷 593-597页

作者：舒小勇胡林丽鲁世强李贵发王克鲁南昌航空大学江西省金属材料微结构调控重点实验室江西机电职业技术学院机电工程系

采用Gleeble-3500热模拟试验机对轧态Nitinol 60形状记忆合金进行等温恒应变速率拉伸试验,基于动态材料模型的加工图技术,研究了该合金在650~850℃和0.01~1 s^(-1)范围内的高温变形特性,并优化了其适宜的高温变形参数范围。结果表明,加... 详细信息

采用Gleeble-3500热模拟试验机对轧态Nitinol 60形状记忆合金进行等温恒应变速率拉伸试验,基于动态材料模型的加工图技术,研究了该合金在650~850℃和0.01~1 s^(-1)范围内的高温变形特性,并优化了其适宜的高温变形参数范围。结果表明,加工图中失稳区位于低温、高应变速率区,范围为650~776℃、0.075~1 s^(-1),对应的失稳现象为局部塑性流动。加工图中有2个η峰值区,范围分别为690~750℃、0.01~0.026 4 s^(-1)和750~838℃、0.01~0.050 5 s^(-1),η最大值分别达到了0.36和0.38,对应的变形机制均为动态再结晶,这2个区域为Nitinol 60合金适宜的热拉伸变形工艺参数范围。

关键词： Nitinol 60形状记忆合金加工图高温变形特性

基于热加工图的Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金高温变形特性研究

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锻压技术 2010年第6期35卷 112-118页

作者：司家勇高帆张继中南林业科技大学材料成形技术研究所湖南长沙410004 钢铁研究总院高温材料研究所北京100081

在Gleeble-1500热模拟机上对Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金进行了热压缩实验,采用动态材料模型的加工图研究了其在1000~1200℃和0.001~1.0 s-1条件下的热变形行为。结果表明,Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr-0.3Ni合金在热变形时呈现两个微观机制不同的动态再结晶峰区,其中动态再结晶区域Ι区：峰值效率为34%,峰值对应的温度和应变速率分别为1100℃和0.01 s-1;动态再结晶区域ΙΙ区：峰值效率为34%,峰值对应的温度和应变速率分别为1105℃和0.001 s-1。在温度低于1140℃、应变速率大于0.01 s-1范围内进行热加工时,由于热塑性变形过程中再结晶晶粒的不均匀长大,极易导致试样变形开裂。在温度1000~1130℃,变形速率大于0.02 s-1区域内,热压缩变形试样外表面剪切开裂趋势明显,易引起加工失稳。根据热加工图分析结果可知,Ti Al合金热变形时应选择在动态再结晶Ι区内进行。

关键词：钛铝合金加工图动态再结晶高温变形特性

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致密FGH95合金的高温变形特性研究

金属学报 2000年第5期36卷 507-510页

作者：张麦仓罗子健曾凡昌西北工业大学材料科学与工程学院西安710072

通过等温恒应变速率压缩实验，系统地研究了不同预处理、热力参数及分段变速变形对致密ＦＧＨ９５合金高温变形特性的影响．研究结果表明，经热等静压致密的ＦＧＨ９５合金坯料，可以通过适当的预处理，以改变ＦＧＨ９５合金中γ'相的... 详细信息

通过等温恒应变速率压缩实验，系统地研究了不同预处理、热力参数及分段变速变形对致密ＦＧＨ９５合金高温变形特性的影响．研究结果表明，经热等静压致密的ＦＧＨ９５合金坯料，可以通过适当的预处理，以改变ＦＧＨ９５合金中γ'相的大小、形态及分布，从而降低合金的流动应力．对于经预处理的ＦＧＨ９５合金坯料，采用分段变速变形可以进一步降低合金的流动应力。

关键词： FGH95合金高温变形特性预处理分段变速变形

Ni-Cr-Al合金中Cr、Al含量对热加工性的影响

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稀有金属材料与工程 2010年第11期39卷 1938-1942页

作者：毕中南董建新张麦仓郑磊章清泉北京科技大学北京100083 北京北冶功能材料有限公司北京100192

Ni-Cr-Al系高温合金作为一种常用的新型航空发动机密封材料,通过调整Cr、Al含量可以提高耐高温及热腐蚀性能,但同时也会影响合金的热加工性。通过热模拟压缩试验,分析了Cr,Al含量分别在15%～25%,4%～5%(质量分数,下同)范围调整时,对合... 详细信息

Ni-Cr-Al系高温合金作为一种常用的新型航空发动机密封材料,通过调整Cr、Al含量可以提高耐高温及热腐蚀性能,但同时也会影响合金的热加工性。通过热模拟压缩试验,分析了Cr,Al含量分别在15%～25%,4%～5%(质量分数,下同)范围调整时,对合金高温变形特性的影响规律。结果表明,Cr、Al含量的提高会不同程度缩小合金的安全热加工区域。通过热力学平衡相计算和组织观察发现,成分变化影响热加工性的主要原因是晶界胞状碳化物的形态及析出量变化。综合考虑热变形试验、组织观察结果以及耐高温腐蚀的因素,20%Cr和4%Al是比较合适的成分选择。

关键词： Ni-Cr-Al合金含量热加工性组织观察碳化物的形态耐高温腐蚀高温变形特性热腐蚀性能热变形试验平衡相计算航空发动机质量分数影响规律压缩试验密封材料观察结果加工区域高温合金成分选择成分变化

Hastelloy G-3合金热变形特性研究

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稀有金属材料与工程 2011年第4期40卷 605-609页

作者：罗坤杰张麦仓王宝顺董建新北京科技大学北京100083

利用变形温度为1050～1200℃、应变速率为0.1～10s-1的恒温热压缩试验系统分析了Hastelloy G-3合金的高温变形特性及变形后的组织特征。对高应变速率下的流动应力进行变形热效应修正,建立了G-3合金热变形过程中峰值应力与变形温度、应... 详细信息

利用变形温度为1050～1200℃、应变速率为0.1～10s-1的恒温热压缩试验系统分析了Hastelloy G-3合金的高温变形特性及变形后的组织特征。对高应变速率下的流动应力进行变形热效应修正,建立了G-3合金热变形过程中峰值应力与变形温度、应变速率关系的本构模型。结果表明:所建立的本构模型在预测G-3合金热变形峰值应力时具有良好的精确度,能够满足工程应用的要求。G-3合金热加工过程的软化机制为动态再结晶,根据热变形后的组织特征确定G-3合金合理的热变形温度为1180～1200℃,应变速率为5～0s-1。

关键词： Hastelloy G-3合金高温变形特性温升效应本构关系组织特点

30CrMnSiNi2A钢滑轨模锻-电弧增材复合成形基础研究

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30CrMnSiNi2A钢滑轨模锻-电弧增材复合成形基础研究

作者：王康华中科技大学

学位级别：硕士

高强钢被广泛用于制造航空、航天、核电等领域的核心零部件,其大型复杂高品质锻件是衡量国家工业科技水平和综合国力的重要标志。大型高强钢锻件复杂的几何形状结构,尤其以凸台、筋肋等为代表的局部特征结构,显著增加了锻造成形工艺的... 详细信息

高强钢被广泛用于制造航空、航天、核电等领域的核心零部件,其大型复杂高品质锻件是衡量国家工业科技水平和综合国力的重要标志。大型高强钢锻件复杂的几何形状结构,尤其以凸台、筋肋等为代表的局部特征结构,显著增加了锻造成形工艺的复杂性,进而导致生产周期和生产成本的大幅提高。电弧增材制造技术作为一种近净成形技术,具有成形效率高、成本低、灵活性强等优点。结合大型高强钢锻件的几何结构特点和电弧增材制造技术的优点,提出先通过锻造成形某运输机滑轨的主体部分,随后通过电弧熔丝增材技术在滑轨主体上成形工艺凸台。本研究开展了该复合成形工艺的基础性研究工作,研究了成形过程中热影响区及增材区的微观组织及性能演变,主要的研究内容和结论如下:通过热压缩试验,研究了不同变形参数条件下30Cr Mn Si Ni2A钢高温变形特性;通过光学显微镜和透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM),分析了变形参数对30Cr Mn Si Ni2A钢位错亚结构和晶粒组织演化的影响规律;发现在不同变形参数条件下,动态再结晶形核机制主要以非连续动态再结晶为主;建立了Arrhenius本构模型和热加工图模型,Arrhenius本构模型具有较高的预测精度,能较好地预测材料的本构关系;根据热加工图的预测结果,材料在低应变速率下具有较高的能量耗散率,具有较好的成形性,在高应变速率下容易发生变形失稳;将Arrhenius本构模型导入DEFORM有限元仿真软件,并对无凸台滑轨的模锻成形过程进行了有限元仿真。采用定制高强钢药芯焊丝进行单道单层电弧增材实验,研究了电弧增材工艺参数对成形件形貌的影响规律;当送丝速度为5m/min,焊接速度为7mm/s时,焊缝成形形貌良好,具有最大宽高比,内部无明显缺陷,确定为最佳增材工艺参数;以此为基础,进一步开展单道多层电弧增材实验及其热处理实验,研究了不同增材区域和热处理工艺对单道多层成形件微观组织和综合力学性能的影响;沉积态材料的力学性能优异,但塑性较差;经过热处理后,微观组织由马氏体和下贝氏体转变为回火马氏体,提高了材料的塑性变形能力,改善了材料的各向异性。通过扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray Powder Diffractometer,XRD)和电子探针显微分析(Electron Probe Microanalysis,EPMA),研究了热影响区(Heat Affected Zone,HAZ)碳元素和碳化物MC的偏析行为,发现当加热温度在600℃～700℃时,马氏体内的碳元素逐渐向晶界处发生偏聚;在冷却过程中,碳元素以碳化物的形式在晶界析出;通过高温缓慢拉伸试验,研究了部分增材过程中材料再热裂纹敏感性的变化,发现不同峰值温度条件下,均以沿晶断裂为主,再结晶可以降低材料的再热裂纹敏感性。

关键词：高强钢高温变形特性电弧熔丝增材制造再热裂纹敏感性热影响区

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低镍奥氏体不锈钢的凝固模式及高温力学性能

低镍奥氏体不锈钢的凝固模式及高温力学性能

作者：马蓉兰州理工大学

学位级别：硕士

低镍奥氏体不锈钢利用Mn与N代替镍,大大降低了其生产成本并节约了镍资源。因此,广泛运用于能源、化工、石油、宇航、食品、轻工、生物工程等众多领域。这种钢的成分与传统的Cr-Ni系奥氏体不锈钢不同,其连铸坯在粗轧过程中容易出现表面... 详细信息

低镍奥氏体不锈钢利用Mn与N代替镍,大大降低了其生产成本并节约了镍资源。因此,广泛运用于能源、化工、石油、宇航、食品、轻工、生物工程等众多领域。这种钢的成分与传统的Cr-Ni系奥氏体不锈钢不同,其连铸坯在粗轧过程中容易出现表面裂纹、边部裂纹、边部损伤等成形质量不好的问题。铸坯壳层的热塑性直接影响着热变形过程中裂纹的产生,而变形局部化的较早发生必然影响其表面质量。由于不锈钢的凝固模式决定其热塑性,本文首先研究了连铸坯壳层的显微组织以及凝固模式。然后,在Thermorestor-W热/力模拟机上,对取自Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢连铸坯壳层不同深度区域的小型试样进行高温拉伸试验,研究了其热塑性与高温变形特性。变形温度为950-1200℃,温度间隔50℃,应变速率为0.12s-1。另外,通过设计熔炼试验调整了Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢中B或N含量,从而改变其显微组织与凝固模式,为提高这种钢连铸坯的热塑性提供理论参考。对Cr15Mn9Cu2Ni1N连铸坯的显微组织进行分析,为了对比,同时分析了Cr17Mn6Ni4Cu2N连铸坯的显微组织。结果表明：Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢壳层d变形温度高于1050℃时,表层试样的断面收缩率较低,由表及里逐渐增加,在距壳层表面27mm左右处达到最高;变形温度低于1050℃时,壳层各深度区域断面收缩率变化不大。结合铸坯各区域显微组织分析认为,由于高的冷却速度,枝晶间的剩余液相冷却得到奥氏体。这种由液相中直接得到的奥氏体在壳层表层最多,使得壳层表层的热塑性在高温时有所降低;由于铸坯芯部为粗大的等轴晶,其热塑性低于壳层。研究Cr15Mn9Cu2Ni1N奥氏体不锈钢铸坯壳层的高温变形特性,结果表明：试样在发生颈缩之前,要经历均匀变形和扩散颈缩变形两个过程,二者都使试样变形区获得均匀的宏观变形形貌。均匀变形阶段的强化效应主要靠应变强化;扩散颈缩阶段应变速率强化起主导作用。随变形温度升高,尤其高于1100℃时,这种钢的应变速率强化效应增强,推迟了最终变形局部化的发生,从而获得较大的延伸率。熔炼实验结果表明：B含量在59-140ppm范围内,试样的显微组织主要由网状铁素体、奥氏体基体与较亮的通道状奥氏体组成,其凝固模式为FA模式。随着B含量增加,铁素体数增多,而通道状奥氏体不断减少。N含量在0.1428-0.1596%范围内,试样的显微组织主要由网状铁素体,奥氏体基体与通道状奥氏体,其凝固模式为FA模式。随着N含量增加,通道状奥氏体增多,晶粒明显细化。其铁素体数均比不调整N含量试样的铁素体数减少一半。

关键词：奥氏体不锈钢凝固模式热塑性高温变形特性化学成分冷却速度