铸态304L奥氏体不锈钢等径角挤压变形研究

 研究了铸态304L奥氏体不锈钢在等径角挤压(ECAP)变形过程中显微组织的演变过程。结果表明，经4道次剪切变形后树枝晶破碎、原始粗大晶粒碎化。显微组织的变化过程可归纳为：原始粗晶粒→晶粒被滑移带分割→位错发展形成高密度位错墙，与滑移带共同作用形成胞块结构→应变增加形成层片状界面→形成大角度晶界的细小晶粒。表明铸态304L奥氏体不锈钢经ECAP变形后塑性变形机制主要由滑移完成。     

室温ECAP变形纯钛孪生行为研究

室温下对纯钛进行多道次等径弯曲通道变形（ECAP）,分别采用光学显微镜（OM）、透射电镜（TEM）、电子背散射衍射仪（EBSD）、室温拉伸和显微硬度观察,测试纯钛变形过程组织演变和力学性能变化规律,探讨纯钛室温变形机制和孪生行为。结果表明,纯钛ECAP变形过程中出现■拉伸孪晶和■压缩孪晶,随着挤压道次的增大,孪晶数量先增大后减小。孪晶的出现有效改变晶格取向,激发进一步位错滑移,辅助塑性变形过程,使纯钛显微组织有效细化,经过4道次ECAP变形,平均晶粒尺寸由约63.79μm细化至约2.81μm。1道次变形后晶粒细化效果最显著,平均晶粒尺寸比变形前减小约94%;随着变形道次的增加,晶粒细化效果减弱,4道次变形后平均晶粒尺寸累积减小约95.6%。同时,大量位错、孪晶和亚晶的形成,使得位错、孪晶以及亚晶之间的相互作用加强,显著提高了纯钛的屈服强度和显微硬度,4道次变形后,屈服强度从215 MPa增加到600 MPa,增幅为179%;显微硬度从HV 129增加到HV 200。由于1道次变形后晶粒细化效果最显著,并且出现大量孪晶和位错,屈服强度与硬度的增幅也最大。     

ECAP制备TWIP钢的力学性能研究

采用ECAP方法对TWIP钢(30Mn-3Si-3A1)试样进行一道次等径角挤压(ECAP)变形,对比研究原始态、一道次挤压态、ECAPlP+850℃×1h(空冷)处理和ECAPlP+1000℃×1h空冷处理后的微观结构及力学性能.试验结果表明:在变形过程中,形变孪晶的相互形变阻力和位错在形变孪晶界的大量塞积,使TWI...     

等通道热挤压变形制备奥氏体不锈钢纳米级组织

 通过采用700 ℃等通道挤压法(ECAP法)对00Cr19Ni10奥氏体不锈钢实施变形,制备出晶粒尺寸在200~300 nm的超细晶组织,由此可使其抗拉强度与屈服强度显著增加。同时探讨了ECAP细化机理,对试验钢在等通道挤压变形中的微观组织演变过程进行了分析,发现其组织演变与滑移、孪晶以及动态再结晶有关。     

等通道转角挤压组织演变规律的研究进展

综述了金属结构材料和功能材料基体相晶体结构、层错能、Hollomon参数lnZ对等通道转角挤压ECAP变形组织演变规律影响的研究进展,试样基体相的晶体结构对变形组织的演变起重要的影响作用。随着应变量的增大,密排六方结构金属先形成形变孪晶、再启动优先存在的但被阻塞的滑移系统;面心立方结构金属的位错滑移主导着组织演变与晶粒细化过程,先形成亚晶界,再增大组织取向差,最终形成大角度晶界。在高层错能材料中,随着Hollomon参数lnZ增大,位错运动受到抑制,驱使变形机制从位错滑移逐渐转变成形变孪晶;当Z参数减小时,在ECAP高层错能材料中会形成微尺度的剪切带。在低层错能材料中形成丰富的孪晶,极低层错能的材料形成宏观剪切带。而中等层错能材料的变形机制则取决于Z值的高低。分析了ECAP过程动态再结晶的影响因素,认为γm·ln2Z30不宜作为ECAP过程是否发生动态再结晶的判据,ECAP过程动态再结晶的影响因素还有待进一步研究,如弄清ECAP过程温升规律、分析淬火保存ECAP变形组织将有助于研究ECAP动态再结晶。     

等径角挤压变形奥氏体不锈钢的组织演变

 用实验方法研究了奥氏体不锈钢在等径角挤压冷变形(路径RC)过程中组织变化。实验结果表明：当剪切方向与孪晶带方向成一定角度时，在剪切力的作用下，孪晶逐渐由大块孪晶→由剪切带分割的孪晶(楼梯状)→小块状→奥氏体亚晶或马氏体晶粒；部分孪晶在剪切力作用下，剪切带可直接碎化成具有大角度位向差的细小晶粒(奥氏体亚晶+马氏体晶粒)，可发生马氏体相变；当剪切方向与孪晶带方向相同时，孪晶带区域也可发生马氏体转变；3道次变形后，具有明显特征的孪晶已很少，此后继续进行剪切变形，孪晶碎化组织(含马氏体)和奥氏体剪切滑移带(含碎化晶粒)的变形以剪切滑移方式进行，当奥氏体的滑移遇到阻力时，可局部形成局部形变孪晶来协调变形；随变形道次的增加，马氏体转变也越多，在多次剪切以及道次中的交叉滑移作用下，马氏体板条逐渐被高密度位错墙分割而碎化成细小的晶粒；8道次变形后，可获得60~230 nm的等轴晶粒。     

铸态304L奥氏体不锈钢等径角挤压变形的力学性能

 研究了经1~4道次等径角挤压变形(ECAP)后,铸态304L奥氏体不锈钢微观结构的演变,同时测定了ECAP变形后的力学性能。结果表明,经4道次变形后,铸态粗大晶粒破碎形成细小的大角度晶粒,平均晶粒尺寸约202 nm;抗拉强度和屈服强度大大提高(Rp02=1 002 MPa,Rm=1 100 MPa),但均匀塑性变形能力(A＜3%)和加工硬化指数(n=0060)却显著下降。     

45钢等径弯曲通道变形及组织细化研究

研究了等径弯曲通道(ECAP)变形后45钢中先共析铁素体及珠光体组织的演变特征.结果表明,ECAP变形4道次后,片层状的珠光体组织演变成了超细的渗碳体颗粒均匀分布于亚微晶铁素体基体的组织.先共析铁素体由原始的平均晶粒尺寸约为30 μm演变为大角度晶界分离的、平均晶粒尺寸约为0.4μm的超细晶组织.ECAP变形后,先共析铁素体首先在其内部会形成具有薄片层界面(LBs)的板条位错胞甚至亚晶组织.进一步变形时位错胞或亚晶可继续细化.再进一步变形时通过晶界滑移和晶粒旋转的方式可以获得具有大角度晶界分离的、等轴的超细晶组织.     

ECAP过程中TWIP钢的组织演变

 研究了 TWIP钢（30Mn-3Si-3Al）在等径角挤压冷变形过程中的组织演变。试验结果表明：经1道次变形后,产生大量10～40 nm宽的形变孪晶,同时出现的微观剪切带对孪晶进行了切割。随着道次的增加,孪生系统增多,形变孪晶相互交割,孪晶板条出现弯曲和断裂;同时剪切带的数量和宽度都增加,产生相互交错并切割孪晶板条,使基体的细化面积增大。4道次变形后,组织变成由碎化带和割裂开的孪晶相互交织的变形结构。碎化部分超细晶晶粒尺寸为40～120 nm,而未碎化孪晶板条宽度降至5～20 nm。     

工业纯钛板材室温ECAP变形组织性能研究

选取热轧退火态的工业纯钛(CP-Ti)板材为研究对象,采用通道夹角Φ=135°的模具,在室温下进行CP-Ti板状试样1~8道次等径弯曲通道变形(ECAP),利用金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)观察并分析了纯钛板材在不同道次变形后的组织演变过程。通过力学性能测试实验,分析了X,Y,Z面硬度的变化过程,研究了ECAP变形对CP-Ti力学性能的影响规律。结果表明:CP-Ti板材经过ECAP变形,晶粒逐渐拉长,组织位错大量增加,出现板条状组织;8道次ECAP变形后CP-Ti板材的晶粒明显细化,晶粒尺寸由原始的57.000μm细化到0.668μm;随着挤压道次的增加,组织位错逐渐消失,小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,晶粒越来越细,最终达到纳米级别。CP-Ti板材1道次ECAP变形后硬度变化程度最大,X,Y,Z面的硬度增幅分别达32.6%,33.8%和32.9%;随着道次增加,8道次ECAP变形后,力学性能显著提高,X,Y,Z面的硬度最终达到1910,1943和1911 MPa。     

Structure and fatigue properties of 08Kh18N10T steel after equal-channel angular pressing and heating

The structure of corrosion-resistant austenitic 08Kh18N10T steel is studied after equal-channel angular pressing (ECAP), heating, and subsequent cyclic tests. After ECAP, an oriented mainly subgrain structure with a structural element size of 100–250 nm and a high fraction of deformation twins forms in the austenite of the steel, and 42 vol % of lath martensite appears. Dynamic twinning, martensitic transformation, dynamic recovery, and even recrystallization take place in the 08Kh18N10T steel during cyclic deformation in the course of fatigue tests according to the scheme of repeated tension. The fatigue strength increases after ECAP due to the refinement and twinning of an austenite structure and the appearance of martensite. The fatigue limit is maximal after ECAP and heating at 550°C for 20 h due to a high annealing twin density in a predominantly austenitic recrystallized matrix, intense dynamic twinning, and martensitic transformation during cyclic deformation.     

Structural Morphologies and Deformaiton Characteristics of Semi‐solid Type 304 Stainless Steel during Solidificaiton and Remelting

Microstructural evolutions of type 304 stainless steel and the related mechanical property of flow stress in semi‐solid state are investigated. The evolutions of microstructure during solidification, partial remelting of a hot‐rolled billet and partial remelting of a cast billet are compared with respect to structural morphologies in the semi‐solid state. Various structural morphologies, such as the linear and multilayered liquid/austenite/δ‐ferrite structure, globular liquid/δ‐ferrite structure and dendrite structure, are characterized using optical micrographs and an EPMA (electron probe microanalyzer). The various structural morphologies in the semi‐solid state are influenced not only by the phase transformation but also by the previous treatment of type 304 steel, such as hot rolling and casting. Furthermore, a series of hot compression tests are conducted for various combinations of deformation rate and deformation temperature in the semi‐solid state, to measure the flow stress and the change in microstructure resulting from plastic deformation. Flow stress, phase segregation, microfracture and distortion of solid particles during and after the hot compression test are strongly affected by the structural morphology in the semi‐solid state, such as the dendrite structure, nonglobular structure and globular structure. Semi‐solid type 304 stainless steel with dendrite structure exhibits the highest flow stress, which is about three times that of steel with globular structure, although the testing temperature and deformation rate are controlled to be the same. This is a result of the higher bonding force between solid particles and lower fluidity of the liquid phase of the dendrite structure than those of the globular structure, which exhibits excellent fluidity of the liquid phase and rotation of solid particles.     

X-Ray Diffraction Study on the Strain Anisotropy and Dislocation Structure of Deformed Lath Martensite

18Ni (300) maraging steel possessing lath martensite structure was deformed by four passes of equal-channel angular pressing (ECAP) at ambient temperature. Line profile analysis (LPA) of X-ray diffraction (XRD) patterns identified strong strain anisotropy and remarkable increases in the relative fraction of screw dislocations after ECAP. The strain anisotropy was reasonably accounted for by the anisotropy of elastic constants. Domination of screw dislocations in the deformed structure was attributed to the preferred annihilation of edge dislocations in the early stages of deformation along with the difficulties for annihilation of screw dislocations by cross slipping. Cobalt addition was mainly assumed to make cross slipping difficult by reducing stacking-fault energy and favoring short-range ordering.     

00Cr18Ni12奥氏体不锈钢多道次等通道冷挤压时的组织和性能

对00Cr18Ni12奥氏体不锈钢进行道次变形量为1．02的8道次的等通道冷挤压试验。结果表明，第2道次后钢的强度和硬度明显增加，第3道次以后硬度变化很小。随挤压道次的增加，在6道次挤压后，由于多个滑移系相互作用，将滑移带分割形成亚晶，再转化成大角度取向的新晶粒(尺寸为300nm)，挤压到8道次时出现150nm新晶粒。     

热加工对铸造AM50镁合金显微结构和力学性能的影响

采用锻造和等通道转角挤压(ECAP)等技术研究了热加工对铸造AM50镁合金显微结构和力学性能的影响, 以改善该合金的力学性能.结果发现, ECAP对铸造AM50镁合金和锻造AM50镁合金两种显微结构的影响不同, 这是由于两种状态初始晶粒尺寸不同引起的.铸态AM50镁合金晶粒尺寸粗大, 经过ECAP工艺后, 晶界上出现大量平直滑移线;而锻态AM50镁合金经过ECAP工艺后, 晶粒进一步细化, 滑移线痕迹不明显.铸态AM50镁合金经过ECAP工艺后显微硬度从54.5提高到72.3, 锻造AM50镁合金经过ECAP工艺后显微硬度从60.3提高到81.9.铸造AM50镁合金经过锻造及ECAP工艺热加工后力学性能抗拉强度提高到320 Mpa, 同时延伸率保持在35%以上.     

含4.35%铜抗菌不锈钢的热变形行为

 含铜奥氏体不锈钢具有优异的抗菌性能而广泛应用在食品加工、医疗等领域,然而铜的加入会显著影响不锈钢的加工性能。用Gleeble-3800热模拟试验机对含铜4.35%奥氏体抗菌不锈钢进行了单道次等温热压缩试验,研究了不锈钢在变形温度为900~1 150 ℃、应变速率为0.01~10 s-1和变形量为50%下的高温变形行为,构建了反映其材料特性的本构方程,使用金相显微镜观察了热变形后的微观组织,分析了各变形工艺下的微观组织演化规律,为含铜不锈钢的加工成型工艺及组织优化提供了理论参考。结果表明,4.35%Cu-304L钢的流动应力对变形工艺是敏感的,应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小。采用得到的应力应变曲线建立了一种基于Arrhenius的5阶多项式拟合的应变补偿本构模型,根据此模型计算了相关系数R和平均相对误差AARE分别为0.972和9.03%,这表明所构建模型可以准确地反映含铜不锈钢的流动行为。结合微观组织发现较高的温度和较快的应变速率有利于再结晶的发生,由于0.01 s-1低应变速率提供的变形能低,在变形温度为1 100 ℃、应变速率为0.01 s-1时仍存在初始变形晶粒;在变形温度为900 ℃、应变速率为10 s-1下的晶粒畸变严重,且存在明显的由位错塞积形成的变形带,该变形条件下易导致裂纹的发生;在变形温度为1 150 ℃、应变速率为1和10 s-1下晶粒细化且均为等轴晶,这表明发生了完全再结晶。因此,针对4.35%铜不锈钢应考虑以变形温度为1 150 ℃、应变速率为1和10 s-1作为其热加工范围。