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从材料的热力学角度出发，整个热变形是一个高度非线性、不可逆的过程。
动力学模型（kinetic model） ［5］ 是最早被提出来绘制热加工图的模型，但是其适用范围很小，只用于温度和应变速率变化范围较小的热塑性加工情况，且本质上只注重蠕变机制，所以，Raj创立了原子论模型（atomistic model） ［6］ ，基于这个理论绘制的热加工图，可以很好地确定金属材料的“稳定区”和“失稳区”，相对前一个模型更加完善，但是，这个模型还存在诸多缺点：（1）仅仅考虑了楔形开裂、空洞形核及动态再结晶等典型过程的原子模型，不能适用于各类型变形机制；（2）需要确定晶粒尺寸、结构参数、扩散系数及激活能等诸多参数，计算繁琐复杂；（3）应用范围较窄，只能用于纯金属或稀合金化金属等简单金属材料，对成分复杂合金不适用。在绘制加工图时需要大量的参数，带来很大的工作量，而且，对复杂的合金并不适用，于是Prasad ［7］ 等人将不可逆热力学 ［8］ 、大塑性介质力学和物理系统的模型 ［9］ 结合起来，提出了适用范围更广的动态材料模型（dynamic materials model，DMM）。
该模型不仅将变形介质力学与耗散微观组织结构演变联系到一起，同时，成功地描述了材料在热变形过程中动态响应的区域。该模型认为，被加工的材料作为一个非线性的能量耗散单元有如下特征：
（1）动态特征 在热变形过程中，若金属材料发生动态软化，则材料在一定的温度下变形时的本构关系取决于应变速率的大小，与应变的影响较小。
（2）耗散特征 制品的成形过程其实是耗散能量而非储存能量的过程。描绘耗散特征的应力-应变曲线包括平坦的应力-应变曲线、发生动态软化最终呈稳态特征的应力-应变曲线以及摆动的应力-应变曲线和没有任何临界应变的动态软化曲线。
（3）不可逆过程 金属材料在塑性变形过程中，其微观组织演变是不可逆的。
（4）远离平衡特征 在热塑性变形过程中，金属材料的应变并不是可以无限小增加，即远离平衡。
（5）非线性特征 整个热塑性试验过程中，温度、应变以及应变速率等试验工艺参数对材料流变应力的影响是非线性的。
基于以上分析，发现动态材料模型可以更好地解决金属材料的本构行为与激结构演化、热加工以及流变失稳等之间的关系。
若压缩速率和温度一定，金属材料的变形符合幂律方程，则流变应力与压缩速率之间存在如下关系：
σ
=
K
（4-1）
式中， K 为材料常数； m 为应变速率敏感指数。且 m 可表示为 ［10～12］ ：
（4-2）
由动态材料模型的特征可知，整个热加工过程被当作一个封闭系统，其能量耗散呈现非线性的特征，在单位时间之内，单位体积的材料从外界所吸收的总能量 P 转化为耗散协量 J 和耗散量 G ，前者用于组织演变，后者用于塑性变形，数学表达式为：
（4-3）
图4-2为任意条件下，合金材料的应力-应变速率的示意图，图中，虚线所绘矩形面积为合金吸收的总能量
P
，图4-2（b）表示理想状态下的线性耗散情况，图4-2（a）表示非理想状态-非线性耗散情况，在图中，阴影部分所表示的面积代表热变形过程中的耗散协量
J
。结合图4-2和式（4-3）可知，在线性状态下，
J
可以达到最大值：
。
图4-2 材料的能量耗散图
（a）非线性耗散；（b）线性耗散
引入耗散因子 η （微观组织轨迹线），表示在任一条件下，热塑性过程所用耗散协量占线性耗散协量的比值 ［13］ ，所以， η 值越高，加工性能越好。结合式（4-1）、式（4-3），可以找到 η 的数学表达式为：
（4-4）
该参数描述了金属材料工件在一定温度和应变速率范围内不同微观机制的本质反应，不同的耗散值对应着不同的微观形变机制。加工硬化、动态回复、动态再结晶、空洞形成、楔形开裂、第二相的脱溶和长大、变形诱导的相的转变、针状结构的球化等冶金过程都会对耗散协量的变化起到一定的作用，进而影响功率耗散系数的变化。