电沉积微纳米镍的组织结构与力学性能

在氨基磺酸镍体系的镀液中通过直流、脉冲电沉积分别制备了不同晶粒尺寸的块体镍.通过室温单向拉伸实验比较了这些镍的力学性能. 结果表明:拓宽电沉积纳米镍的晶粒尺寸分布可显著提高其塑性,同时,保留较高的强度.所制备的具有宽晶粒尺寸分布(5～120 nm)的平均晶粒尺寸为27.2 nm的纳米镍,抗拉强度为1162～1211 MPa,断裂伸长率为10.4%～11.4%.与平均晶粒尺寸为22.4nm的窄晶粒尺寸分布(5～60 nm)的纳米镍相比,抗拉强度降低约200 MPa,但断裂伸长率提高了3.4%.通过对纳米镍微观组织的TEM观察,揭示了宽晶粒尺寸分布纳米镍中塑性的显著提高源于塑性变形中大晶粒(100 nm以上)内存在类似传统粗晶材料中的晶内位错滑移.     

应变速率对电场处理GH4199合金拉伸变形行为的影响

研究了电场处理后的长期时效GH4199合金在不同应变速率下的拉伸变形行为.结果表明,随应变速率增加合金屈服强度升高,应变速率低于3.3×100 s-1时,应变速率敏感指数m值较低且随应变速率的增加无明显变化;当应变速率超过3.3×100 s-1时,m显著升高,当应变速率为3.3×101 s-1时,m达到0.16;随应变速率增加合金拉伸塑性呈下降趋势;在较低应变速率范围内变形时,电场处理后产生的退火孪晶是改善合金塑性的主要因素,随着应变速率的提高,晶内开动的滑移系数量增加,塑性变形能力随之提高,但存在于合金晶界处的连续分布的碳化物对晶界的弱化作用逐渐显露,晶界与晶内塑性变形能力差异增大,晶界成为断裂的主要途径,导致合金塑性降低.     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形中的组织演变及变形机制

920℃、应变速率为1×10.3和2×10.4 s.1时,对不同初始晶粒尺寸(2.6、6.5和16.2 μm)的Ti-6Al-4V合金进行超塑性拉伸变形.采用光学显微镜、透射电镜观察变形后的显微组织.结果表明,初始晶粒尺寸的不同对超塑性变形中的组织演变及变形机制有着显著的影响.拉伸变形中晶粒明显粗化,变形诱发晶粒长大是超塑性变形组织的重要特征之一;随着变形程度的增大,应变诱发的晶粒长大显著增大,并且远大于静态长大的增幅.对于细晶粒材料(2.6和6.5 μm),位错运动协调的界面滑动是其变形的主要机制.而对于晶粒较粗的材料(16.2 μm),超塑变形机制是晶界滑动与晶内位错运动的共同作用.随着晶粒尺寸的增大,以晶界滑动为主的变形方式逐渐转向以晶内位错运动为主.     

不同应变速率对10MnNiCrMOV船体钢力学性能的影响

利用不同应变速率下的拉伸试验及光学显微镜、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)观察,研究了应变速率对10MnNiCrMoV钢室温拉伸力学性能的影响.结果表明,在2.0×10-3-1.2×103s-1应变速率范围内,10MnNiCrMoV钢的抗拉强度由低应变速率(2.0×10-3s-1)时的620 Mpa增加到高应变速率(1.2×103s-1)时的648 Mpa;伸长率则南低应变速率(2.0×10-3s-1)时的23%增加到高应变速率(1.2×103s-1)时的31.2%;其断裂机制为穿晶型塑性断裂;10MnNiCrMoV钢高应变速率下有增塑效应,主要与位错充分扩展和滑移有关.     

柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的力学性能与加工硬化行为

利用室温单向拉伸实验、EBSD和TEM等手段,研究了柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的力学性能与加工硬化行为,探讨了晶粒尺寸对拉伸变形加工硬化速率和塑性变形能力的影响及其机制.结果表明,柱状晶组织HAl77-2铝黄铜加工硬化速率-真应变关系曲线第2阶段具有显著上升趋势,晶内形成平行分布的小角度亚晶界使位错滑移长度减小并阻碍位错运动是加工硬化速率上升的主要原因,不同于文献报道的等轴晶组织黄铜加工硬化第2阶段形成形变孪晶使滑移长度减小的机制.随着晶粒尺寸的增大,柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的屈服强度和抗拉强度降低,而断后伸长率显著增大,由晶粒尺寸为2.0 mm的70.4%增大到晶粒尺寸为6.0 mm的84.4%.较高的抗塑性失稳能力和较好的晶内变形均匀性是大晶粒柱状晶试样具有更优塑性变形能力的主要原因.     

Mg-2Al合金的高温拉伸性能和变形机制

研究粗晶粒Mg-2Al(质量分数,%)合金板材的高温拉伸性能和变形机制,并研究溶质Al原子对高温变形机制的影响。通过熔炼、浇铸、轧制和热处理等方法制备平均晶粒尺寸为48.35μm的Mg-2Al(质量分数,%)板材。在300~450℃条件下,以恒定拉伸速率1×10-3 s-1和1×10-2 s-1进行拉伸至失效实验,并在4.98×10-5~2.02×10-2 s-1的应变速率范围内进行应变速率变化条件下的拉伸实验。结果表明,纯Mg的应力指数(n)较为稳定,n≈5时,变形机制为位错攀移蠕变。Mg-2Al合金的应力指数呈现3个区域。在高温和低应变速率区域,Mg-2Al呈现出溶质牵制位错蠕变的特征,即应力指数为n≈3.83,蠕变激活能为Q≈141.46 kJ/mol,且当拉伸速率为1×10-3 s-1时,Mg-2Al合金在400和450℃的伸长率均超过100%。     

T型通道挤压变形Mg-1.5Mn-0.3Ce合金的超塑性和组织演变

采用T型通道挤压(TCP)对Mg-1.5Mn-0.3Ce合金(质量分数,%)进行了4道次热挤压变形,其平均晶粒尺寸由原始轧制态的35μm细化至2μm;TEM观察表明,经TCP变形后细小的第二相粒子Mg_(12)Ce弥散分布于晶内及晶界处.变形合金在573—673 K及1×10~(-1)—4×10~(-4)S~(-1)应变速率范围内显示良好的超塑性变形;在温度为673 K及3×10~(-3)s~(-1)条件下,得到最大的断裂延伸率为604%,应变速率敏感系数m为0.36.超塑性变形后断裂区域显微组织观察表明,Mg 1.5Mn-0.3Ce合金超塑性变形的主要机制为晶界滑移,在较高温度、较低应变速率条件下超塑性变形时出现晶内滑移现象,作为超塑性变形的协调机制促进晶界滑移,随应变速率的降低或温度的升高晶内滑移越明显.     

往复挤压ZK60合金的低温准超塑性(英文)

通过2道次往复挤压制备细晶ZK60合金,在443~523K和初始应变速率为3.310-4~3.310-2s-1的范围内测试合金的低温超塑性。结果表明:往复挤压ZK60合金的平均晶粒尺寸约为5.0m,分布于基体内的破碎二次相颗粒和沉淀颗粒尺寸分别为不大于175nm和50nm。该合金具有低温准超塑性,在523K和3.310-4s-1应变速率下伸长率最大,为270%;在443和473K时,应变速率敏感系数m小于0.2;在523K时m为0.42。当温度不高于473K和523K时,超塑性变形激活能分别不高于63.2kJ/mol和110.6kJ/mol。当低于473K时,主要的超塑性流变机制为晶内滑移;在523K时,主要的超塑性变形机制为晶界滑移,由晶界扩散控制的位错蠕变为主要的兼容机制。     

不同热变形条件下脉冲电沉积制备Al2O3/Ni-Co纳米复合材料力学性能的研究

采用脉冲电沉积技术制备不同大小Al2O3颗粒的Al2O3/Ni-Co纳米复合材料,研究其在不同应变速率和变形温度下的力学性能变化。结果表明,在应变速率为8.33×10-4s-1时,变形温度升高,材料的伸长率先增大后减小;应变速率为1.67×10-2s-1时,变形温度升高,材料的伸长率先减小后增大。断裂后材料表面未发现硫的偏析,但出现大量位错和孪晶。表明经超塑性变形后,复合材料内孪晶是晶界滑移的重要协调机制。     

纳米CoCrCuFeNi高熵合金原子尺度的实时变形行为（英文）

通过分子动力学方法分别在2×10⁸～1×10¹⁰s^-1的不同应变率和10～1200 K的不同温度下进行拉伸试验,并研究纳米CoCrCuFeNi高熵合金的实时变形行为。结果表明,在高温和低应变速率下的主要变形机制是晶界滑移。随着温度的降低和应变速率的增加,位错滑移取代晶界滑移来控制塑性变形,进而提高合金的强度。此外,为进一步研究晶界对力学行为的影响,对具有不同晶粒尺寸的合金进行模拟。结果发现,当晶粒尺寸过小时,纳米高熵合金的强度随着晶粒尺寸的增加而增加,表现出反Hall-Petch关系。     

Tensile Deformation Microstructures and Deformation Behaviours in Electrodeposited Nanocrystalline Ni with Broad Grain Size DistributionEI北大核心

The electrodeposited nanocrystalline (nc) Ni with an average grain size of 27.2 nm and with a broad grain size distribution (BGSD) ranging from 5 to 120 nm was prepared. The tensile strain rate ((epsilon) over dot) jump test was performed at room temperature to measure the strain rate sensitivity (m). The result shows that m increases with decreasing of (epsilon) over dot. In particular, when (epsilon) over dot is less than 2 x 10(-5) s(-1), in increases rapidly which reaches 0.054 at (epsilon) over dot = 5 x 10(-6) s(-1), indicating that the deformation mechanisms involved in grain boundary diffusion and sliding are possibly activated. The room temperature loading-unloading tensile test was carried out. The results show that the capability of storing dislocations in BGSD nc Ni is very limited and the dislocation density is saturated when the stress reaches 1052 MPa with a strain of 7.8%. From the observation of TEM microstructures in the vicinity of tensile fracture, it is confirmed that there is significant intragranular dislocation sliding similar to that in coarse-grained materials in the process of plastic deformation of BGSD nc Ni.     

电沉积宽晶粒度分布纳米镍的组织结构与力学性能研究

通过直流与脉冲电沉积分别制备平均晶粒度为20～30 nm,宽晶粒度分布(5～120 nm)的纳米镍.在室温静拉伸应变速率范围内,直流电沉积制备的纳米镍的平均抗拉强度和平均断裂延伸率分别为1176 MPa与10.6%.而由脉冲电沉积技术制备的纳米镍抗拉强度可达1500 MPa之上,最高断裂延伸率可达13.3%.与电沉积获得的普通窄晶粒度分布的纳米镍相比,宽晶粒度分布的纳米镍的塑性要高出100%以上.其原因是大型晶粒内部允许位错的存在,且理论计算表明,晶内位错可通过Frank-Read源机制进行增殖.     

Tensile deformation and microstructure of a nanocrystalline Ni–W alloy produced by electrodeposition

Deformation and fracture characteristics of the electrodeposited nanocrystalline Ni–W alloy with a grain size of 8.1 nm were investigated. Tensile tests were carried out at room temperature with specimen of 25–30 μm in thickness. The fractured surface was examined using SEM and high-resolution TEM was used to study the microstructure of deformed specimens. Based on these observations we propose a deformation mechanism and fracture process for nanocrystalline Ni–W during tensile deformation are initiated by grain boundary sliding.     

等温变形对异种钛合金焊缝组织性能的影响

通过改变等温变形工艺参数探讨了焊缝显微组织的变化机理与焊件的室温拉伸性能。结果表明:在较低应变速率下,以较大变形量变形时,焊接界面晶粒细化与位错切过晶界和晶内的O/α2相条及O/α2发生拉长、颈缩而断开的机制有关,变形量小时则主要以位错切断晶界及晶内O/α2条为主。应变速率低(10-4s-1)和高(10-2s-1)时,出现的粗细不同条状O/α2相是与动态再结晶的响应速率有关。在980℃,以10-2～10-4s-1应变速率和30%～50%变形Ti2AlNb/TC11双合金焊接接头,可得到高于TC11合金的室温强度。     

复合加工制备的超细晶工业纯钛室温蠕变行为研究

采用工业纯钛TA1经等径弯曲通道变形(Equal channel angular pressing,ECAP)+冷轧(Cold Rolling,CR)+旋锻(Swaging)的方法制得晶粒尺寸约为120nm的超细晶工业纯钛,通过单轴拉伸蠕变实验、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等方法,研究室温下超细晶工业纯钛蠕变变形行为及机理。结果表明:在实验应力范围内,超细晶工业纯钛存在明显的室温蠕变现象;随加载应力的升高(640～760 MPa),蠕变量增加,稳态蠕变速率增大(2.8×10~(-7)～1.5×10~(-4)s~(-1));在相同蠕变应力水平(0.8σ_s)下,超细晶工业纯钛稳态蠕变速率(2.8×10~(-7)s~(-1))低于粗晶工业纯钛(8.6×10~(-6)s~(-1)),抗蠕变性能优于粗晶工业纯钛;位错滑移机理是其主要蠕变变形机理,蠕变断裂机制为韧性断裂。     

金属薄膜蠕变变形与材料结构的相关性研究

本文采用纳米压入实验方法评价金属薄膜室温蠕变变形行为与材料微观组织结构的关系。金属薄膜分别选取纳米晶体心立方（BCC）金属Mo、纳米晶面心立方（FCC）金属Ni以及非晶CuZr为研究材料,加载速率为0.005,0.05,0.1,0.2 s-1。研究发现BCC-Mo、FCC-Ni以及非晶CuZr蠕变变形均表现出很强的加载应变速率依赖性,究其原因与其主导变形机制相关。BCC-Mo蠕变行为由螺型位错主导的混合位错运动为主,FCC-Ni蠕变变形由晶界发射不全位错主导,非晶CuZr蠕变行为由剪切变形转变区（STZ）主导变行为主。     

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1×10-4-1 s-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。研究结果表明：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的交互作用几乎不发生,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。     

亚微米晶Al-3%Mn合金的超塑延展性变形行为(英文)

采用球磨法制备晶粒尺寸为0.3μm的亚微米晶Al-3%Mn(质量分数)合金。Al-3%Mn合金在室温下轧制时,表现为极高的延展性(超过2500%)。采用透射电镜(TEM)观察球磨态和冷轧态的纯铝和Al-3%Mn合金组织;采用X射线衍射对比分析组成,发现连续塑性变形机制包括位错滑移和晶界滑动,同时还有动态回复和再结晶,而动态再结晶是大塑性变形的主要控制机制。     

120°模具室温ECAP制备工业纯钛的热压缩变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上对室温120°模具等径弯曲通道变形(ECAP)制备的平均晶粒尺寸为200nm的工业纯钛(CP-Ti)进行等温变速压缩实验,研究超细晶(UFG)工业纯钛在变形温度为298～673K和应变速率为10-3～100s-1条件下的流变行为。利用透射电子显微镜分析超细晶工业纯钛在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:流变应力在变形初期随应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;随变形温度的升高和应变速率的降低,应变速率敏感性指数m增加,晶粒粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒数量逐渐增加;超细晶工业纯钛热压缩变形的主要软化机制随变形温度的升高和应变速率的降低由动态回复逐步转变为动态再结晶。