工业纯钛ECAP温变形的组织研究

采用两通道夹角为90°,外圆角为20°的模具,实现了工业纯钛BC方式6道次的ECAP温变形,累积等效真应变达到6.3,并观察分析了变形试样的显微组织.结果表明:工业纯钛经BC方式6道次ECAP温变形后,获得了晶粒尺寸为150 rm的具有大角度晶界的超细晶组织;工业纯钛在ECAP温变形过程中,随变形道次的增加,通过位错滑移产生的板条和不稳定的孪晶组织相互作用,大量的位错聚积成位错胞并生成亚晶;在变形温度的影响下,位错相互作用,使亚晶逐渐演变成具有大角度晶界的超细晶组织.     

侧向等径挤压过程中的材料组织演化规律

论述了采用侧向等径挤压简称(ECAE／ECAP)技术制备超细晶材料的基本原理和组织演化过程。试验采用紫铜棒作为试样，在室温下进行了多道次挤压，等径挤压后，原始晶粒中产生了大量位错缠结和位错胞，随着挤压道数的增加，由原来被拉长的显微组织逐渐变成等轴显微组织。挤压4道次后，变形织构消失，挤压6道次后，位错胞崩塌变成为亚晶或晶粒，之后，晶界会不断增厚以及晶粒旋转，使亚晶变成大角度均匀的等轴超细晶，其晶粒尺寸为500nm～1μn。     

ECAP对Al-3Fe-0.3Sc合金组织性能的影响规律

在自制的等通道转角挤压(ECAP)模具中按Bc路径对Al-3Fe-0.3Sc合金方形棒料进行了不同道次的挤压变形,分析了挤压道次对合金微观组织、力学性能和电导率的影响规律。研究发现：ECAP变形后合金晶粒发生明显细化,晶粒呈现特定取向,长杆状铝铁相在剧烈的剪切变形条件下发生明显的破碎。合金经第1道次ECAP变形后抗拉强度由原始铸态的105 MPa升高至121 MPa,伸长率由5.7%大幅提升至25.7%,第2道次后抗拉强度和伸长率上升不明显。第1道次ECAP变形后合金的硬度由38.7 HV上升至53.5 HV,第4道次后上升至60.4 HV。电导率由铸态的42.9%IACS上升至第1道次的46.4%IACS,后续继续增加挤压道次,电导率基本保持不变。强度和电导率的提升主要是由于晶粒得到细化,发生的动态回复有利于变形过程中产生的高密度位错向亚晶界转变,减少了晶体中的空位缺陷。研究结果为铝铁合金的性能优化及实际应用提供了参考。     

原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响

室温下,对923 及1023 K退火1 h所得的不同原始晶粒尺寸的工业纯钛进行ECAP变形。通过TEM、EBSD、室温拉伸和显微硬度测试研究原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响。探讨纯钛ECAP变形孪生行为和变形机制。结果表明,退火温度越高,原始晶粒尺寸越大。1道次变形后,1023 K退火纯钛的晶粒细化效果更显著。4道次变形后,923 K退火纯钛的组织更细小均匀。随着变形道次的增加,屈服强度不断增大,1道次变形后增幅最大,约为100%,且原始晶粒尺寸越大,强度增幅越大。纯钛ECAP变形机制包括位错滑移和孪生,原始晶粒尺寸越大,孪晶数量越多。     

旋锻对等径弯曲通道变形纯钛的显微组织及力学性能的影响

在室温下经4道次等径弯曲通道变形(ECAP)及旋锻复合变形制备超细晶纯钛。利用透射电子显微镜、拉伸试验测试和显微硬度测试等方法对比研究了旋锻对ECAP变形纯钛的显微组织和力学性能的影响。结果表明:ECAP变形后形成宽度约为400 nm的板条组织,板条边界位错密度明显较高,硬度值急剧增加;旋锻使ECAP剪切变形形成的板条组织消失,晶粒显著细化、晶界逐渐清晰,获得平均晶粒尺寸约为200 nm的等轴状超细晶组织,旋锻变形后的组织更均匀,位错密度较低,硬度值略有下降;旋锻变形使ECAP变形纯钛屈服强度和抗拉强度明显增大,增幅分别为26. 3%和17%,塑性降低,伸长率约为12. 3%。     

等通道球形转角挤压过程中工业纯铝的微观组织演变与力学性能

突破传统ECAP变形全过程通道等截面思路,提出一种耦合剪切应变和正应变于一体的新型等通道球形转角挤压(equal channel angular extrusion with spherical cavity,ECAE-SC)工艺。在自行研制的模具上对工业纯铝进行室温单道次ECAE-SC挤压实验,采用OM、EBSD和TEM等技术手段,研究了ECAE-SC变形过程中工业纯铝微观组织的演变规律,并测试了变形后试样的显微硬度。结果表明,在ECAE-SC工艺剧烈简单剪切变形诱导下,工业纯铝仅需1道次挤压变形即可获得等轴、细小、均匀的超细晶组织,平均晶粒尺寸约为400 nm;工业纯铝室温ECAE-SC变形以位错滑移为主并伴有不完全连续动态再结晶,其微观组织经历了剪切带→位错胞→小角度亚晶→大角度等轴晶粒等动态演化过程。1道次ECAE-SC变形后,工业纯铝组织以{110}001高斯织构为主,同时存在部分{111}112铜型织构;材料显微硬度值大幅提升,由初始289.4 MPa提高到565.3 MPa,增幅高达95.33%,且分布均匀性良好。     

等径弯曲通道变形制备超细晶铜的热稳定性

室温下采用等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)C方式进行了纯铜(99.95%)12道次挤压变形。通过等温和等时退火,研究ECAP变形后铜的退火行为,并研究了等径弯曲通道变形和退火后纯铜的显微硬度和显微结构变化。分析了ECAP应变量、退火时间和退火温度对超细晶铜的再结晶行为、抗软化性能的影响。结果表明:ECAP变形后的超细晶铜在退火过程中,表现出不连续再结晶现象;ECAP降低了铜的热稳定性,变形道次越高再结晶温度越低。退火后稳态晶粒尺寸随变形道次的增加而细化,硬度值随变形道次的增加而增大,回归分析表明,晶粒尺寸与硬度之间的关系符合Hall-Petch公式。     

等通道挤压后镁合金的微观结构研究

对Mg-6Zn-IGd-0．6Zr合金在预热温度为350、400、450℃下进行了2、4、6道次的挤压。采用光学显锻镜和透射电子显微镜分析了试样ECAP变形前后的显微组织变化，采用显维硬度计对Mg-6Zn-1Gd-0．6Zr合金ECAP变形前后进行了硬度测试，采用X-射线分析法分析了ECAP变形过程中晶面的转动。结果表明：ECAP不仅能够将晶粒细化到纳米级，而且能够提高材料的硬度；Mg-6Zn-IGd-0．6Zr合金ECAP变形后晶粒内部出现高密度位错．促进动态再结晶，对细化晶粒起着重要的作用。     

120°模具室温8道次ECAP变形TA1纯钛的组织与性能

采用两通道夹角Φ=120°,外圆角ψ=20°的模具,在道次间未退火的条件下实现TA1纯钛BC方式8道次室温ECAP(Equal Channel Angular Pressing)变形,制备表面光滑无裂纹的变形试样。研究纯钛室温ECAP变形组织结构的演变和特征,测定变形试样的力学性能。结果表明：随着室温ECAP变形道次的增加,原始粗大的α相等轴晶由最初几道次形成的板条和孪晶经过自身和相互交割形成亚晶,以及剧烈变形形成的位错胞状结构,通过位错的相互作用和重组逐渐演变成大角度晶界的超细晶等轴组织。获得平均晶粒尺寸约200 nm的TA1纯钛试样,其屈服强度和抗拉强度分别由275和407 MPa提高到710和791 MPa,并保持较高的塑性,延伸率为19.0%     

超低温等通道转角挤压高导电单晶铜的霍尔佩奇强化

分别采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和电子背散射衍射分析超低温等通道转角挤压(ECAP)中等应变量单晶铜的形变组织和织构演变，测试材料的力学和导电性能，分析材料组织转变机理及其对材料力学和导电性能的影响。结果表明，超低温ECAP早期形成的定向剪切带在后续变形过程中会严重影响材料组织的转变过程。增加应变量，A路径变形中剪切带内部会形成高密度的位错塞积，特征晶界占比增加；B_C路径变形时剪切带内部的位错发生强烈的交互作用；C路径变形后剪切带的取向发生分散。经过6道次变形后，单晶铜组织中形成强烈的{111}<112>织构，材料强度从初始126.0 MPa增加到400.2 MPa，而导电率仍保持在98%IACS以上。低温ECAP变形后组织内部形成定向剪切带并产生高密度的位错，位错间相互缠结，有效阻碍了位错滑移，而晶粒仍保持良好的单晶特性。     

FGH96合金晶粒长大规律的研究

对FGH96合金在热处理过程中晶粒长大规律进行了系统的研究。结果表明，γ’相对晶粒长大有显著阻碍作用，在低于γ’相固溶温度(1109℃)热处理时，大量未溶解的γ’相使得晶粒长大缓慢；在高于γ’相固溶温度以上时，合金为单相奥氏体组织，晶粒随温度的升高快速长大。晶粒长大动力学表明：在高于，相固溶温度以上时，晶粒生长指数随着热处理温度的升高而增加；在热处理温度为1135℃和1150℃下的晶粒长大激活能为293．4kJ／mol，晶粒长大机理为自扩散过程控制机理，并建立了相应的晶粒长大动力学方程。     

双层晶粒硬质合金的试制

介绍双层晶粒硬质合金的制做方法，双层晶粒结构的合金与双重晶粒合金的区分在于晶粒层次分明，属于均匀晶粒结构范畴，这种结构的硬质合会有良好的综合性能，能够满足某些产品的特珠要求，实用性比较广。     

42CrMo钢加热时奥氏体晶粒长大演化规律

对42CrMo钢在不同加热温度(850~1150℃)和保温时间(0~1200 s)下的奥氏体晶粒长大规律进行了研究。采用金相定量法对加热后材料的奥氏体晶粒度进行测量,建立42CrMo钢加热时奥氏体晶粒长大演化模型。结果表明:奥氏体晶粒尺寸随加热温度升高呈指数关系长大,随保温时间的延长呈近似抛物线形式长大;利用基于唯象理论的Sellars模型,通过非线性回归方法建立42CrMo钢加热时奥氏体晶粒长大演化模型;将该模型导入有限元软件中预报42Cr Mo钢加热时奥氏体晶粒变化,预报结果与实验结果吻合,验证了该模型的正确性。     

Fe对Al-Ti-B和Al-Ti-C中间合金细化纯铝时晶粒形核与生长行为的影响

分别用Al-Ti-B、Al-Ti-C两种中间合金细化不同Fe含量(w(Fe)=0.2%～1.0%)的铝。通过扫描电镜观察异质形核晶粒核心及围绕核心所形成的晕圈,分析晶粒形核及生长过程。结果表明,两种中间合金加入铝熔体后释放出的TiB2和TiC颗粒都能吸附熔体中的Ti,形成围绕TiB2和TiC颗粒的Ti浓度梯度场。围绕TiB2和TiC颗粒团的晕圈形状存在差异:围绕TiB2颗粒团的晕圈基本为圆形,围绕TiC颗粒团的晕圈基本为花瓣状。在Fe元素存在的条件下,由于晕圈之间的融合以及晶粒核心颗粒不同造成的晕圈形状差异对晶粒的生长方式有重要影响。在晕圈形状相同的条件下,Fe含量对晶粒生长行为影响显著,随着Fe含量增加,晶粒的树枝化程度变大。     

复杂金属晶界的准确提取技术

在晶粒度定量评定时,对复杂晶界处理效果差.为解决这一问题,对复杂金属晶界的准确提取技术进行了研究.对金属晶粒度评级的步骤进行分析可知,晶界的准确重建是得到准确定量结果的关键,为此需要解决晶界间断不连续的问题.设计了两种晶界断点连接方法,对比表明,形态学分水岭阈值分割方法的效果更好,但需要解决过度分割和未分割的问题.据此,提出了复杂晶界的准确提取方法,即对区域极小值点进行有效编辑,或在应用watershed变换前在灰度图像上将断点进行连接.     

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 晶粒的几何特征度量是金属性能分析的重要基础。文章对钢金相图像中晶粒的晶粒度、面积、直径、均匀度和晶界的光滑度等进行了定义，指出用晶粒的平均面积或平均直径来表征晶粒度或晶粒尺寸，用面积和直径与它们各自的平均值的偏差程度来估算晶粒的均匀度，用晶界跟踪的方向数来估算晶界的光滑度，最后给出了它们相应的估算公式。文章描述的晶粒几何特征度量方法为金属显微图像的更深入分析，如对金属晶粒度的评级、机械性质的分析等提供了很大的帮助。     

最大取向值对晶粒生长元胞自动机模拟结果的影响

为了研究最大取向值Q的大小对晶粒生长的元胞自动机模拟过程及结果的影响,对Q值分别取30、50、70、100、150、200时进行了模拟分析。结果表明,Q值较小时晶粒生长过程中极易发生晶粒碰撞现象导致晶粒异常长大,当Q值大于100时模拟过程平稳且符合晶粒生长理论,当Q值大于150时对模拟过程没有显著影响。不同Q值时晶粒的生长指数相差很小,且与其他研究者给出的生长指数十分接近,说明模拟过程是可信的。     

超细晶粒钢焊接HAZ晶粒长大规律分析

根据传统金属学和焊接冶金学理论，对800MPa和400MPa两个强度级别新一代钢铁材料进行焊接热模拟试验，分析了焊接HAZ晶粒长大规律。结果表明，随着峰值温度和‰的逐渐增大，新一代钢铁材料焊接HAZ的奥氏体晶粒都存在严重的长大倾向，且400MPa级比800MPa级的HAZ奥氏体晶粒长大更为严重。     

球墨铸铁凝固过程微观组织模拟

根据热力学和凝固原理等，建立了凝固过程中热传递、溶质传递和石墨球、奥氏体形核、生长的数学物理模型，以能量最小原理为基础，考虑体积自由能和界面能的定量影响，对奥氏体晶粒的形核和生长进行了摸拟。根据所建立的模型。采用了Microsoft Visualc 6．0开发平台开发了相应的三维模似计算程序和二维动态显示程序。     

Mg对Al-Ti-B、Al-Ti-C中间合金细化铝晶粒效果的影响

试验研究了Mg对Al-5Ti-1B和Al-5Ti-0.2C两种中间合金细化铝晶粒效果的影响,分析了Mg影响两种中间合金细化铝晶粒行为的机制。结果表明,在w(Mg)=1%～7%的范围内,镁含量的增加,对两种中间合金细化铝晶粒的促进作用不显著,但对晶粒形貌有显著的影响;晶粒形貌取决于所用中间合金的种类和Mg添加量大小,相同镁含量时,用Al-5Ti-1B细化比用Al-5Ti-0.2C细化后晶粒的树枝化程度小;细化所用的中间合金相同时,随着镁含量的增加,细化晶粒的树枝化程度增大。