超低温轧制制备孪晶Cu-Zn-Si合金的退火行为研究

利用超低温(液氮浸泡)下多道次轧制制备纳米孪晶Cu-Zn-Si合金,分析轧制温度对Cu-Zn-Si合金力学性能和退火行为的影响。结果表明：合金在超低温轧制过程中形成大量厚度约为10 nm的超细孪晶,促进其硬度和强度提高;对超低温轧制的合金退火,更易于诱发再结晶、提高再结晶形核率;利用超低温轧制产生的纳米孪晶界和退火形成的亚微米晶粒,能使合金兼具优异的强度和塑性;经90%超低温轧制和280 ℃? h退火处理后,合金的抗拉强度达787 MPa,延伸率为14.3%。     

AZ31镁合金再结晶退火的准原位EBSD研究

对AZ31镁合金热挤压板进行室温轧制(形变量为8%)后,利用背散射衍射技术原位(in-situ EBSD)观测了轧制试样中不同类型的孪晶组织在再结晶退火过程中的取向演变。结果表明:退火过程中拉伸孪晶区域形成尺寸相对粗大的再结晶新晶粒,再结晶晶粒取向与拉伸孪晶的取向较为接近;压缩孪晶/双孪晶区域形成了细小的再结晶晶粒,再结晶晶粒偏离基面取向。孪晶再结晶显著影响镁合金在退火过程中的织构演变,轧制样品中,拉伸孪晶再结晶使得基面织构强度增强,压缩孪晶再结晶则可以在一定程度上弱化镁合金的基面织构。     

变形与退火对ZA31镁合金组织与性能的影响

研究了ZA31镁合金挤压和轧制变形,分析了挤压比、挤压温度及轧制退火温度对合金组织性能的影响。结果表明,挤压后合金发生了动态再结晶;在挤压比16∶1和挤压温度250、300℃时,动态再结晶程度增加,晶粒显著细化;随挤压温度增加,强度和塑性先增加后减小,在300℃时达到最大值。在挤压比36∶1和挤压温度300℃时,合金动态再结晶程度增加,但晶粒尺寸不均匀,强度和塑性的提高幅度并不明显。轧制态ZA31镁合金晶内出现了大量的形变孪晶;在退火过程中,225℃以下合金发生回复,225~280℃发生静态再结晶。随退火温度提高,合金的强度下降。     

退火温度对(Fe50Mn30Co10Cr10)97Al3高熵合金再结晶行为及力学性能的影响

以双相亚稳Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金为基体，通过添加Al元素，制备了(Fe50Mn30Co10Cr10)97Al3高熵合金。对其进行轧制及退火处理，研究了退火温度对合金再结晶行为、退火孪晶演变及力学性能的影响。结果显示，随着退火温度的升高，合金组织分别发生了部分再结晶、完全再结晶和晶粒长大现象。由于高熵合金具有严重的晶格畸变效应及迟滞扩散效应，使得合金在退火后表现出较高的再结晶温度（0.59 Tm）和抗晶粒粗化温度（700 ℃）。600～700 ℃退火态合金中形成大量退火孪晶，随着退火温度的进一步升高（800～900 ℃），由于晶界/孪晶界的迁移，退火孪晶界密度显著降低。拉伸试验结果表明，700 ℃退火态合金表现出良好的综合力学性能，抗拉强度为730 MPa，均匀延伸率为50.5%。同一退火温度下，单个晶粒中退火孪晶变体的数量与其晶粒尺寸有关，尺寸较小的晶粒中易形成单孪晶变体，尺寸较大的晶粒中易形成多孪晶变体。     

针状Ti-55511合金热变形及后续退火过程中组织演变及其力学性能研究

对针状Ti–55511近β钛合金进行750 °C热轧和600 °C/1h退火,研究合金在热轧及退火中组织演变及力学性能。结果表明,热轧时,针片α相将发生动态再结晶（DRX）,与β相的Burgers取向关系（Burgers orientation relationship）发生破坏,进而形成细小的等轴α相,使合金强度及塑性提高。后续退火过程中,α相通过静态再结晶（SRX）进一步发生球化和长大,次生α相析出,β相发生再结晶,合金的强度提高,塑性降低。在变形初期,针片α相内产生两种孪晶变体（交叉状孪晶）,随着α相球化程度增加`,α相内将产生三种孪晶变体（针织状孪晶）。在后续退火过程中,这些孪晶将逐渐缩短,进而分解消失,表现在退火样品中α晶粒内存在纳米级孪晶（孪晶缩短）与层错（孪晶分解）。     

针状Ti-55511合金热变形及后续退火过程中组织演变及其力学性能

对针状Ti-55511近β钛合金进行750℃热轧和600℃/1 h退火,研究合金在热轧及退火中组织演变及力学性能。结果表明,热轧时,针片α相将发生动态再结晶(DRX),与β相的Burgers取向关系(Burgers orientation relationship)发生破坏,进而形成细小的等轴α相,使合金强度及塑性提高。后续退火过程中,α相通过静态再结晶(SRX)进一步发生球化和长大,次生α相析出,β相发生再结晶,合金的强度提高,塑性降低。在变形初期,针片α相内产生2种孪晶变体(交叉状孪晶),随着α相球化程度增加`,α相内将产生3种孪晶变体(针织状孪晶)。在后续退火过程中,这些孪晶将逐渐缩短,进而分解消失,表现在退火样品中α晶粒内存在纳米级孪晶(孪晶缩短)与层错(孪晶分解)。     

衬板轧制动漫设计用AZ61合金的组织与性能研究

采用单道次双衬板轧制和传统3道次轧制法对动漫设计用AZ61合金进行了280~400℃的轧制处理。研究了轧制变形温度对变形态和退火态AZ61合金组织与性能的影响,分析了双衬板轧制AZ61合金的作用机理。结果表明,常规3道次轧制变形态AZ61合金在轧制温度为280~400℃时都出现了孪晶组织,但是并未发现混晶组织的存在,而单道次双衬板轧制变形态AZ61合金仅在280℃时有孪晶组织;280、400℃双衬板轧制得到的AZ61合金有相较于340℃双衬板轧制更大程度的再结晶;相对于变形态AZ61合金,退火态AZ61合金中的小角度晶界比例减小而大角度晶界比例有所增加;340℃/60%压下量的单道次双衬板轧制AZ61合金具有混晶组织,且细晶内弥散分布着类球形纳米级第二相,可获得最佳的强度和塑性结合。     

退火对液氮轧制CrCoNi中熵合金组织与性能的影响

针对CrCoNi中熵合金具有优异的液氮性能,但其液氮轧制后塑性较差（<8%）所带来的难加工问题,以电弧熔炼铸态CrCoNi中熵合金为研究对象,在液氮（77 K）下对CrCoNi合金进行3道次轧制变形,总变形量为50%。随后,在650、700、800℃下保温30min进行退火。结果表明,CrCoNi中熵合金经过液氮轧制及随后退火,未发生物相结构改变。退火后,变形晶粒发生再结晶而细化,并产生∑3退火孪晶。随退火温度的升高,再结晶程度增加,延伸率提高。通过液氮轧制与中温短时间退火进行性能调控,可获得强度与韧性匹配的性能,并提高了热处理工艺效率。     

轧制工艺对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金显微组织和力学性能的影响

Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr铸态合金经525℃、16 h均匀化退火后,在500℃轧制成总变形量为84%的板材,轧制后在200℃进行时效处理。观察合金的微观组织变化,并测试合金的力学性能。结果表明:轧制变形明显细化了晶粒尺寸,轧制后组织中存在方块相和长条状相;轧制初期组织中存在大量孪晶,孪晶能很好地协调塑性变形,并诱发了孪生动态再结晶;随着轧制变形量的增大,孪晶数量减少,再结晶方式以晶界弓出形核为主。轧制T5态合金具有优异的高温力学性能,200、250、300和350℃时抗拉强度分别为392、381、251和112 MPa,350℃拉伸时伸长率达到107.0%。     

热轧Mg-1Zn和Mg-1Y合金退火组织演变及静态再结晶行为

对比研究了高温轧制制备的Mg-1.02Zn及Mg-0.76Y(质量分数,%)合金在不同温度退火条件下的组织演变及静态再结晶和晶粒长大动力学行为.结果表明,Mg-1Zn合金的轧制组织以剪切带和孪晶为主,在剪切带和孪晶内伴随着动态再结晶;而Mg-1Y合金的轧制组织中只有孪晶,未观察到剪切带和再结晶发生.退火过程中,Mg-1Zn合金静态再结晶过程主要受控于形核过程,而Mg-1Y合金则既受控于形核过程又受控于长大过程.利用经典的JMAK模型和长大模型分别描述了2种合金热轧制后的静态再结晶和晶粒长大动力学过程,结果表明,静态再结晶过程的Avrami因子n值与理想预测值偏离可能来自于再结晶的不均匀形核.固溶稀土Y原子比Zn原子对晶界移动的拖曳作用更强,导致Mg-1Y合金比Mg-1Zn合金晶粒长大因子n’更高.     

异步累积叠轧超细孪晶铜织构取向的演变

孪晶能够在保持铜材电导率基本不变的情况下提高铜材强度,异步叠轧制备出超细晶铜材,再结晶过程中形成大量超细孪晶,通过背散射电子衍射研究织构演变,异步叠轧变形后原料铜板中的退火孪晶织构组分{114}221消失,形成大量剪切织构{001}110和铜型织构{112}111组分,再结晶退火过程中,逐渐形成新的织构组分:{113}141、{125}112、{221}114,通过矩阵计算得出,其中{221}114组分实质上是异步叠轧形成的剪切织构再结晶退火时沿{111}面的镜面反映,而形成的孪晶取向。     

Mg-3Y合金大应变量轧制过程中的孪生辅助动态再结晶及组织演变

采用预挤压加单道次大应变量热轧制的方法制备了Mg-3Y（质量分数,%）合金板材。并研究了大应变量轧制过程中不同孪晶类型对合金动态再结晶（DRX）及组织演变的影响。结果表明,在挤压比为8:1的预挤压过程中,合金内部发生了几乎完全的动态再结晶。而在接下来的大应变量热轧制过程中,孪生变形尤其是■压缩孪晶及■双孪晶在协调合金的塑性应变中发挥了重要作用。此外,大量动态再结晶在压缩孪晶及双孪晶内部发生,并扩展到非孪晶区域,有效缓解了轧制过程中的内应力集中。上述2个过程对提高合金在大应变量轧制中的成形性均起到了促进作用。     

双衬板轧制AZ61镁合金的工艺设计与性能研究

采用同温轧制和降温轧制的方法对动漫设计用AZ61镁合金进行了双衬板轧制,对比分析了轧制和退火工艺参数对AZ61合金组织与力学性能的影响,优化了AZ61合金的轧制和退火工艺。结果表明,降温轧制的AZ61合金中出现了较多的变形孪晶,而同温轧制的合金中未见变形孪晶;降温轧制的AZ61合金中的颗粒状Mg17Al12相分布更加均匀,而同温轧制的AZ61合金中除了细小的颗粒状Mg17Al12相外,还存在短棒状Mg17Al12相;降温轧制AZ61合金在相同退火工艺下的抗拉强度和屈服强度比同温轧制AZ61合金更高,而伸长率略低;降温轧制AZ61合金在退火温度300℃、保温时间3 h时有较好的强度和塑性结合。     

轧制及退火处理对铸轧态AZ31镁合金组织的影响

利用金相显微镜、SEM及TEM对铸轧态AZ31镁合金在不同轧制及退火状态下的显微组织进行了研究.结果表明:铸轧态AZ31合金在420℃进行轧制变形时,合金以动态再结晶为主,且随着轧制变形量的增加.等轴再结晶晶粒尺寸逐渐变小.变形量为40%时.析出相得到破碎,晶界也变得更加清晰,此外,局部区域还出现了等轴再结晶晶粒;当变形量增大到90%时,合金以细小的等轴再结晶晶粒为主,晶粒尺寸约为10μm,且TEM观察可知合金基体内分布有较多细小的析出相,部分粗大再结晶晶粒边界附近还分布有一些由于动态再结晶而形成的细小晶粒.铸轧态AZ31合金在420℃轧制变形90%后再进行不同温度的退火,可知随温度升高再结晶晶粒长大明显,到450℃退火时,晶粒长大到20～30μm,对此退火样进行300℃温轧,基体内出现大量的孪晶和亚晶组织.     

CoCrFeNiMo0.2高熵合金的不完全再结晶组织与力学性能

通过深冷轧制再结晶处理,在CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金中实现了典型的不完全再结晶组织,并研究了其对力学性能的影响。对比研究了室温和深冷轧制及热处理后的不完全再结晶组织。结果表明,CoCrFeNiMo_(0.2)高熵合金室温轧制35%(RTR35%)和深冷轧制35%(CTR35%)试样经800℃、30 min退火处理,均产生了由未再结晶的大晶粒和再结晶细小晶粒组成的不完全再结晶组织。深冷轧制能提高合金的再结晶速率,退火后产生的再结晶细小晶粒体积分数更高,更有利于提高合金的加工硬化能力。因此,CTR35%退火试样的屈服强度为539.3 MPa,延伸率为46.8%,与RTR35%退火试样相比,其屈服强度相似,但延伸率提高了30%。     

退火对冷轧Al0.2CoCrFe2Ni高熵合金组织和力学性能的影响

研究了不同温度退火对80%冷轧Al_0.2CoCrFe₂Ni高熵合金显微组织和力学性能的影响。使用X射线衍射仪(XRD) 、电子背散射衍射仪(EBSD)、微控电子万能试验机分别对合金进行了晶体结构、织构类型和力学性能的表征。结果表明,合金在铸态、轧制态以及退火态都表现为稳定FCC晶体结构。合金铸态下呈现典型的树枝晶组织,经80% 轧制后出现了明显的轧制变形带,在随后的退火过程中发生再结晶,其再结晶晶粒体积分数及其晶粒尺寸随着退火温度的升高而增加。合金经过80%轧制后主要表现为(111)<112>织构,其织构强度随着退火温度的升高而降低。80%轧制使Al_0.2CoCrFe₂Ni合金获得较大的抗拉强度(1005 MPa)和较低的塑性(10%), 随着退火温度的提高,合金的强度降低塑性增强,并在700 ℃退火时合金获得最佳的综合力学性能,该过程主要取决于合金中的位错密度、再结晶体积分数和晶粒尺寸及其再结晶织构的演变。     

不同轧制工艺对纯锡微观组织与性能的影响

本工作系统研究多晶纯锡(99.99%)在不同轧制工艺下的显微组织演变和力学行为,阐明纯锡在不同轧制状态下晶粒细化规律,以期为调控与优化纯锡的强韧化奠定理论基础。研究结果表明,不同轧制工艺对纯锡的微观组织和力学性能影响明显,其中轧制速度是影响纯锡的晶粒细化和力学性能提升的最主要因素,温度、速度和路径通过调控变形过程中的孪晶激发以及孪晶诱导再结晶的进程而实现不同工艺下的晶粒细化。轧制过程晶粒细化机制为：变形初期诱发60°<100>形变孪晶,在后续变形过程中孪晶逐渐演变为再结晶条带状组织,分割细化晶粒,且孪晶和再结晶组织的随机取向弱化原始粗晶产生的集中织构。轧制变形能明显提高纯锡的强度,且单向轧制工艺下的纯锡样品的TD方向的屈服强度和抗拉强度明显高于RD方向。     

一种新型镍基变形高温合金“孪晶+γ′相”组织调控及高温力学性能研究

本研究采用形变热处理的方法在新型镍基变形高温合金中构筑了“孪晶+γ’相”复合结构，并结合EBSD和SEM表征技术探讨了孪晶与γ’相的演变规律。同时，研究了合金在760℃下的高温力学性能。结果表明，“孪晶+γ’相”复合结构可以有效改善合金的高温力学性能，且随着退火孪晶长度分数的增加，孪晶片层厚度增加，材料的高温强度呈降低的趋势；当轧制态合金（ε=68%）在1120℃退火15 min并进行双级时效处理（650℃/24 h/AC和760℃/16 h/AC）后，“孪晶+γ’相”复合结构中退火孪晶的长度分数为25.38%,γ’相的平均尺寸为32.21nm，此时，合金的屈服强度从固溶态的775 MPa提高到了1184 MPa，断后伸长率从3.18%提高到了18.96%。通过构筑“孪晶+γ’相”复合结构可以有效提高高温合金的高温力学性能，这为高温力学性能的提升提供了一种新策略。     

异步累积叠轧纯铜再结晶温度、时间对孪晶的影响

采用异步叠轧法辅以热处理制备超细孪晶铜材,研究了不同再结晶退火温度和时间,对退火组织和其中退火孪晶的影响。结果表明:当退火温度在185℃时,随着退火时间的延长,发生再结晶的区域增多,退火孪晶也相应增多,但是再结晶不完全;当退火温度在190℃时,在20～25min退火时间内形成了均匀细小的退火孪晶,退火孪晶大小在2μm左右;当退火温度达到220℃时,退火孪晶的尺寸明显长大,且数量有所减少,达不到所需的超细孪晶铜的要求。     

Fe-Mn TWIP钢退火态的微观结构特征

通过金相显微镜和透射电镜分析研究了退火态TWIP钢的微观结构特征.结果表明,经过600 ℃退火10 min后钢中存在冷轧的纳米级变形孪晶及少量位错;分别在700、800、900和1000℃退火10 min后,发现退火温度决定了退火孪晶的尺寸:随退火温度升高,退火孪晶尺寸增大.退火孪晶仅有少量在再结晶过程中产生,而大量的退火孪晶在再结晶结束后的晶粒长大过程中生成并长大.退火孪晶尺寸的大小影响了TWIP钢的力学性能,孪晶尺寸为2～5 μm时,试验钢表现出高强度,此时抗拉强度可达840 MPa;孪晶尺寸为30～50 μm时,试验钢表现出高的伸长率,可达到84.0%,表现出充分的TWIP效应.