锆合金的品粒观测与亚结构分析

为了研究锆合金包壳管再结晶退火的程度及合金的晶粒尺寸,用直线截点法、同心圆截点法以及晶粒度软件法分别对经塑性变形后再结晶退火的国产M5、法国产M5以及国产N18锆合金包壳管晶粒尺寸进行了观测,并用透射电子显微分析观察了合金的亚结构．结果表明：法产M5包壳管的晶粒尺寸为（3．73±0．107）μm,位错较少,再结晶退火程度良好;国产M5包壳管的晶粒尺寸为（3．63±0．239）μm,存在混晶,位错密度高,再结晶退火程度不足,国产N18包壳管的晶粒尺寸为（5．37±0．0792）μm,位错较少,发生了沉淀相变,再结晶退火程度已经过度。     

M5锆合金塑性变形行为

了解锆合金塑性变形行为,为M5合金的工程应用提供数据.试验采用静态拉伸试验方法对国产及法国产M5锆合金核燃料包壳管在室温和400℃下的拉伸性能进行了研究.结果表明,国产及法国产M5合金的拉伸性能无显著差异.在均匀塑性变形阶段,室温拉伸时法国产M5的形变硬化指数稍高于国产M5,400℃拉伸时两种材料的均匀塑性变形阶段均分为两个阶段,前均匀塑性变形阶段(n1)和后均匀塑性变形阶段(n2),法国产M5的n1明显高于国产M5的n1,法国产M5的n2稍高于国产M5的n2.     

淬火温度对Zr-4合金显微组织和拉仲性能的影响

为探讨不同淬火温度对核燃料包壳管Zr-4合金力学性能的影响．本文分析了Zr-4合金的显微组织,通过对再结晶退火态的Zr-4合金进行不同温度淬火及回火热处理,在不同热处理状态下对试样进行室温环向拉伸试验,分析对比了试样的拉伸力学性能,并对拉伸后的试样进行断口扫描,分析断裂机理．试验结果表明：包壳管Zr-4合金在980℃淬火后晶粒弦长为145．62μm,相比920℃、950℃的弦长增大,其抗拉强度为740MPa,屈服强度为649MPa．淬火后断口类型属解理脆性断裂．     

焊接对Zr—Nb包壳管显微硬度和组织的影响

通过对M5锆合金包壳管进行金相分析、TEM分析和显微硬度测试,研究了真空电子束焊接对M5合金显微组织和力学性能的影响．实验结果表明：Zr-Nb合金焊接组织为粗大的马氏体a和d所构成,晶粒度远高于母材,近缝区母材晶粒并未长大．在透射电子显微镜下可清晰看到板条状马氏体．焊缝区域的显微硬度明显高于母材．     

热轧及退火处理对Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金显微组织及抗压强度的影响

为了探究Mg-10Gd-3Y-0.3Zr高温热轧及退火处理对合金显微组织及抗压强度的影响,文中利用光学金相显微镜观察高温轧制板材的显微组织,分析晶粒尺寸大小和动态再结晶程度.研究结果表明:随着变形量增加,晶粒尺寸显著减小,当下压量为60%时晶粒尺寸大小均匀,约为60μm,孪晶密度高;下压量达到60%之前,晶粒粗大,孪晶密度低,超过60%之后,再结晶晶粒逐步取代变形晶粒,晶粒尺寸减小,孪晶几乎消失.退火处理能够显著提高轧制板材的抗压强度,其中175℃×3h退火处理后强化效果明显,抗压强度达到424MPa,退火温度超过175℃后,强化效果开始减弱.     

预回复退火对3104铝合金再结晶织构和显微组织的影响

退火工艺对金属和合金的组织和性能有很大影响 ,再结晶退火是工业生产中控制和改变冷变形金属与合金组织结构及性能的一种重要手段。应用取向分布函数 (ODF)和透射电镜 (TEM )分析研究了预回复退火对310 4铝合金再结晶织构及显微组织。结果表明 :预回复退火对 310 4铝合金再结晶织构及显微组织有重大影响 ,在低温 (15 0℃ )预回复退火时立方织构取向密度增加 ,但较高温度 (2 2 0℃ )预回复退火时 ,立方织构取向密度则有所减小 ;TEM形貌像表明 ,15 0℃预回复退火后 ,大量形状比较规则的晶粒已经形成 ,但在一些晶粒边界处依然伴有层错出现 ,在极少部分区域大量位错聚集成高密度的位错墙 ,形成了较明显的胞状结构 ,大部分晶内位错密度较低 ,这也说明预回复退火促进再结晶进行。     

退火温度对ECAP挤压两道次Fe基形状记忆合金微观组织的影响

对不同退火温度时ECAP两道次Fe17.80Mn4.73Si7.80Cr4.12Ni合金的微观组织进行分析,研究变形后组织对形状恢复率的影响机理.研究结果显示,ECAP挤压后300 ℃退火,合金恢复率只有33%,提高退火温度,形状恢复率迅速升高,最佳退火温区600～650 ℃,此时恢复率高于固溶态试样.TEM分析显示挤压后晶粒明显细化,但是较低温度时,退火晶粒中包含大量的位错和亚结构,不利于肖克莱不全位错的滑移,导致恢复率很低.500 ℃退火时变形组织已经部分回复,晶内位错仍然存在,但是数量已大大减少,开始出现一些低位错密度的区域.600～650 ℃之间退火时,变形带来的位错等回复完成,层错组织仍存在,恢复率达到最大值.700 ℃退火30 min后晶粒再结晶完成,新生成晶粒在0.3～2.5 μm左右,固溶态试样晶粒100 μm,相比晶粒明显细化.     

退火温度对Ti-IF钢性能及织构的影响

对冷轧压下率为80%、厚1 mm的Ti-IF钢经不同温度退火处理后进行拉伸试验,测量其塑性应变比r值。观察退火试样的显微组织,并利用电子背散射衍射技术（EBSD）对其性能和再结晶织构进行分析。结果表明,冷轧试验钢分别在780、810、840℃退火3 min后,均发生了再结晶;随着退火温度的升高,大多数晶粒尺寸由5-6μm增大到9-10μm;试验钢的r值随退火温度升高而增大;退火钢再结晶织构表现为强烈的{111}织构,主要由{111}〈110〉和{111}〈112〉两类取向晶粒组成。     

GH4169合金叶片挤压过程的微观组织模拟

建立了GH4169合金动态再结晶及晶粒长大的微观组织模型,利用DEFORM-3D软件对GH4169合金叶片挤压成形过程进行了微观组织模拟。研究结果表明:叶身部位的动态再结晶百分数为100%,晶粒细小且均匀,晶粒尺寸为17.1μm,较原始晶粒49.5μm小很多。并与实际挤压叶片的微观组织进行比较,模拟结果与实际叶片相接近,从而验证了此模型的准确性。     

热处理对Zr-4合金显微组织和拉伸性能的影响

为探讨不同显微组织对核燃料包壳管Zr-4合金力学性能的影响,对Zr-4合金进行了再结晶退火,960℃、4min淬火,960℃、4min淬火＋400℃、18h回火的工艺处理,并分析了Zr-4合金的显微组织和拉伸性能.试验结果表明：再结晶退火态的Zr-4合金组织为等轴α晶;拉伸断裂形式呈韧性断裂,断口以韧窝为主,韧窝底部不存在第二相粒子;经960℃、4min淬火后,显微组织为板条状马氏体,抗拉强度达到635MPa,断口形式属于脆性断裂;回火后显微组织与淬火后相同.     

镁合金复合变形微观组织和力学性能研究

对AZ31镁合金压痕-压平复合变形进行实验研究。研究结果表明,镁合金材料在低温塑性变形时,孪晶及孪生变形是主要变形机制;变形温度越高,孪晶组织越少;复合变形系数越大,孪晶组织越多,在晶粒内部产生了大量的孪晶组织;并且在晶界处开始发生动态再结晶,产生细小的动态再结晶晶粒;随着塑性变形程度的增大,晶粒取向开始发生变化,动态再结晶晶粒开始长大,直到覆盖初始的粗大晶粒,晶粒得到细化。当压缩率达到29%后,发生完全动态再结晶,晶粒得到充分的细化,晶粒平均尺寸达到8μm。当复合变形系数0.2时,组织中的孪晶数量较少,晶粒平均尺寸达到20μm。经过复合变形的AZ31镁合金板材的屈服强度达到212MPa,抗拉强度达到298MPa,延伸率提高至17.2%,分别提高20.1%、25.4%、34.3%。     

ZK60镁合金高应变速率锻造成形

采用Gleeble-1500对ZK60合金进行锻造模拟,分析了合金高应变速率可锻性;并采用空气锤对合金成功地进行高应变速率多向锻造,研究了其组织演变和力学性能。结果表明:高应变速率(≥10 s-1)锻造成形时,孪生和动态再结晶对变形储能的消耗以及变形温升对散热造成的塑性下降的弥补,可防止合金在高应变速率锻造时产生裂纹。此外,由于再结晶同时在晶界和孪晶上产生,获得了比低应变速率锻造成形更为均匀的再结晶组织,因此高应变速率锻造成形是一种高效可行的镁合金塑性加工工艺。经高应变速率多向锻造成形后,可形成壳状粗晶和核状细晶构成的双峰晶粒组织,应变∑Δε=2.64时,粗晶和细晶组织的平均晶粒尺寸分别为10μm和1μm。由于双峰晶粒组织的形成,合金表现出良好的综合力学性能,抗拉强度和延伸率分别达到330.2 MPa、24.8%,表明高应变速率多向锻造成形是制备高性能镁合金的有效途径。     

退火态及马氏体态Zr-Nb合金拉伸性能分析

为研究马氏体对锆合金拉伸性能的影响,采用静态环向拉伸试验方法对退火态及马氏体状态的Zr-Nb合金核燃料包壳管在室温和400℃下的环向拉伸性能进行了研究,并对拉伸断口进行了微观形貌的观察.结果表明：室温和400℃相比,马氏体状态的Zr-Nb合金相比退火态Zr-Nb合金强度高,韧性好,退火态Zr-Nb合金的局部塑性变形较大;从微观上看退火态和马氏体态Zr-Nb合金室温与400℃的拉伸断裂后均呈现微孔聚集型韧性断裂.     

MgCO_3添加量及搅拌处理对ZM5合金微观组织的影响

研究MgCO3加入质量分数(0.25%至1.75%)和搅拌时间对ZM5合金晶粒尺寸的影响规律,结果表明:在ZM5中添加MgCO3质量分数为0.25%时,ZM5合金晶粒尺寸明显降低,MgCO3添加量继续增加,合金晶粒尺寸继续降低,当MgCO3加入质量分数为1.00%时,细化效果最好,晶粒尺寸为240μm;当MgCO3加入质量分数超过1.00%时,晶粒发生粗化现象,合金强度在此时也达到峰值.随着搅拌时间增加,合金晶粒尺寸显著降低,当MgCO3搅拌时间为20 min时,细化效果最好,晶粒尺寸为270μm;继续增加搅拌时间,晶粒不再细化.通过扫描电镜和能谱分析可知,ZM5合金由α-Mg和细小条状晶界相组成,α-Mg为含有Al的过饱和固溶体,晶界相为Al12Mg17.     

AlFeCrCoNi高熵合金的机械合金化法制备及退火行为研究

为了研究AlFeCrCoNi高熵合金的热处理工艺,文中采用机械合金化法制备了AlFeCrCoNi高熵合金,研究了球磨时间对Al、Fe、Cr、Co、Ni合金相变、晶粒尺寸、颗粒尺寸和球磨粉体形貌的影响,分析了球磨法制备的AlFeCrCoNi高熵合金的退火行为.研究结果表明:随着球磨时间的延长,晶粒尺寸逐渐减小,趋于稳定时其晶粒尺寸为34.球磨60h时,粉体颗粒形貌为球状,颗粒尺寸约为20μm.AlFeCrCoNi高熵合金在加热过程中分别在615.7℃、971.5℃和1 384.3℃出现三个吸热峰,前两个峰表明发生固态相变,1 384.3℃为高熵合金的熔点.     

不同Mg/Si比对含Zn的Al-Mg-Si合金再结晶组织及性能的影响

为改善Al-Mg-Si系合金汽车板综合性能,通过浇铸法制备出3组合金成分铸锭,并经过均匀化、热轧、中间退火、冷轧,获得1 mm厚的合金板材.合金板材经560℃固溶30 min后,立即在100℃条件下预时效8 h,室温停放14天,模拟铝板转运存储过程,并拉伸变形2%,再在185℃下进行20 min烘烤处理,实现烘烤硬化.采用金相显微镜、装备电子背散射衍射的扫描电镜对合金进行显微组织观察及织构分析,通过万能电子试验机进行力学性能测定,研究不同Mg/Si比和高Zn元素对合金再结晶组织及织构、烘烤硬化性以及腐蚀敏感性的影响.结果表明,Mg/Si比相等合金再结晶组织更加均匀细小,平均晶粒尺寸190μm,存在相对较少的Cube织构{001}100和较多的P型织构{011}122;高Mg合金、高Si合金局部晶粒粗大,Cube织构{001}100较多,P型织构{011}122较少;预时效后,Mg/Si比相等合金强度较高,且烘烤硬化性优异,烤漆硬化增量达到107 MPa;烤漆后,更多的Zn原子扩散到晶界上,强化晶界微电流反应,欠时效态Mg/Si比相等合金较高Mg合金、高Si合金抗腐蚀敏感性降低,被腐蚀深度为121μm.     

Mg-10Al2Nd中间合金制备及晶粒细化效果研究

采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射分析(XRD)等试验方法研究了Mg-10Al_2Nd中间合金对Mg-3Nd合金的晶粒细化行为。研究结果表明:Mg-10Al_2Nd中间合金由α-Mg基体和Al_2Nd颗粒组成,添加Mg-10Al_2Nd中间合金可以细化Mg-3Nd合金,并且随着中间合金含量增加细化效果增强,添加20%的Mg-10Al_2Nd中间合金可使Mg-3Nd合金晶粒尺寸从1242±135μm细化至173±19μm。晶粒细化的机理是溶质效应与Al_2Nd的异质形核协同作用。     

Al-TiC对AZ91合金铸态组织的影响

利用EPMA、SEM和XRD等测试手段研究了铸造反应法制备的Al-10%TiC(质量分数,下同)中间合金对AZ91合金晶粒的细化作用。结果表明:晶粒尺寸随中间合金加入量的增加而减小,当加入量为0.5%时,-αMg晶粒的尺寸由基体合金的107μm降至48μm,降低幅度约为55%,而且β相由连续网状向断网状或粒状转变,弥散程度增加。α-Mg晶粒的细化机制可能为:原位TiCp可作为初生-αMg的异质晶核。此外,悬浮在熔体中的TiCp在结晶过程中被推移到固/液界面前沿的液相中,从而降低了初生-αMg相的生长速度,最终导致α晶粒的进一步细化。     

中等轧制变形对304不锈钢退火孪晶界及晶粒尺寸的影响

304不锈钢经中等轧制退火热处理后,采用电子背散射衍射(EBSD)技术表征了合金晶界特征分布和晶粒微观组织变化。结果表明,变形量小于30%时,退火后特殊晶界比例呈下降趋势,合金发生再结晶,晶粒组织细化,晶粒组织分布不均匀;当变形量为35%时,含有较高比例的∑3退火孪晶晶界,但二次退火孪晶∑9和∑27晶界比例较低,表明不利于二次退火孪晶晶界的生成。这在于大变形经退火处理后,生成的退火孪晶晶界以共格孪晶晶界为主,较少产生非共格孪晶晶界。     

降温往复镦粗-挤压对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金微观组织的影响

采用降温往复镦粗-挤压的方法对Mg-12.5Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(wt%)合金进行了大塑性变形.总变形道次为5道次,累积应变为6.75,温度由480℃逐道次降低到390℃.利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了合金在不同变形道次下微观组织的演变规律.结果表明:该方法可以有效细化Mg-12.5Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金晶粒,随变形道次的增加,晶粒细化效果逐渐减弱.5道次变形后得完全再结晶的细小晶粒组织,平均晶粒尺寸由初始态的64.2μm减小到4.4μm.此外,随着变形道次的增加,原始晶粒内的片层状长周期堆垛有序结构(Long Period Stacking Ordered Structure,LPSO结构)逐渐溶解消失,同时,在动态再结晶晶粒界处析出大量细小颗粒状β-Mg5(Gd,Y,Zn)相.另外,原始组织中沿晶界不连续网状分布的块状LPSO相发生剧烈扭折变形,逐渐破碎成小块并均匀地沿挤压方向排列.