高应变速率下钛-钢复合板界面组织特征及变形机制

在高应变速率下,钛-钢复合板不同材料以不同的变形机制协调变形,结合界面起到至关重要的作用.本文分析研究了高应变速率下钛-钢复合板的界面组织特征和变形机制.结果表明:在钢侧,随着应变速率的提高,小角度(3°~10°)晶界含量增多,织构组分{112}〈241〉逐渐演变为织构{665}〈386〉和{111}〈110〉.在钛侧,随着应变速率的提高,出现了明显的形变孪晶组织,三种形变孪晶如{1121}〈1100〉拉伸孪晶、{1122}〈1123〉压缩孪晶和{1012}〈1011〉拉伸孪晶产生的难易程度不一样,变形机制由常规的"孪生变形为主"转变为"位错滑移与孪生变形共存"的复合变形模式.在结合界面处,随着应变速率的提高,需要适应由两侧产生的不同变形抗力,才能够实现连续变形而不致使材料发生破坏,其主要的协调机制依靠结合界面及附近晶粒的滑移实现变形.      

Ti-26Nb-4Zr合金冷轧板材的织构和力学性能

采用X射线衍射和室温拉伸方法研究了冷轧变形和固溶处理对Ti-26Nb-4Zr合金板材的织构和力学性能的影响.研究发现,50%冷轧时形成了{001}〈uvw〉织构,随着冷变形量的增加,逐渐形成了{121}〈111〉和{001}〈110〉混合织构,〈110〉方向由与轧制方向垂直转到与轧制方向平行.800℃固溶处理后,随着变形量的增加,{111}〈110〉再结晶织构形成并逐渐增强,但〈110〉方向始终保持与轧制方向平行.由于加工硬化及晶粒细化的作用,导致随着变形量增加,冷轧板材的强度逐渐提高,塑性降低.固溶处理后,由于发生再结晶,使得板材的塑性相比冷轧态明显提高.      

铍材温轧过程中显微组织和织构演变规律的研究

采用电子背散射衍射技术(EBSD)对热压烧结铍锭在温轧过程中的显微组织和织构演变规律进行了研究。结果表明,温轧过程中的主要变形机制为滑移;随着轧制变形量的增加,晶粒逐渐拉长细化;在压下量为37.9%时,轧制铍板中的基面织构达到最大值,此后继续增加压下量,铍材内织构、晶粒尺寸及显微硬度均不再发生明显变化;铍材轧制中或轧制后都需要进行退火,退火工艺对铍板的基面织构有一定的弱化作用,可改善板材的内部组织结构,提高轧制性能。     

TA15钛合金在热压缩过程中的织构演化研究

采用Gleeble—3500型热模拟机及EBSD等分析方法,研究TA15钛合金在热压缩变形过程中的织构演化。结果表明,在热压缩塑性变形过程中,随着应变速率的增加,合金中初生α相的晶粒形态和取向均发生了明显的变化,晶粒垂直于压缩方向由等轴状被拉长为长条状,晶粒内部首先出现取向渐变区,继而滑移变形到一定程度后发生塑性变形。同时,随着应变速率的增加,α相的织构强度呈减弱趋势,且织构组分由112-{0}〈112-0〉不断转变为较为稳定的{0001}〈112-6〉。     

热轧Al- Mg- Si合金厚度方向显微组织及织构梯度演化

通过拉伸试验、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)等研究Al-Mg-Si热轧板材沿厚度方向显微结构及织构的变化,结果表明织构类型沿表层至中心层出现明显的变化,表层主要为剪切织构r-cube{001}110;中心层表现出明显的平面应变织构特征,主要为沿着β取向线的C{112}111, S{123}634和B{011}211织构;过渡层由于粒子诱导形核(PSN)效应,再结晶晶粒倾向于沿着大尺度第二相粒子形核长大,使晶粒择优取向性减弱,造成织构取向密度的强散射和random织构P的生成。Cube织构在平面应变条件下更容易发生,中心层cube织构的形成是由于再结晶晶核与S变形织构存在着40°111的特殊位向关系,择优生长模型认为晶界具有很高的迁移速度,发生择优生长,吞并相邻的S织构。     

Mg-Y-Nd-Zn合金中鲜见变形孪晶带的形成及结构特征

尽管对镁合金中变形孪晶的形成及结构已有大量研究报道,但目前为止对非常规的高指数型孪晶的形成及结构本质特征的了解却仍十分有限。本研究利用透射电子显微镜(TEM)对室温压缩变形的Mg-Y1.1-Nd0.4-Zn0.8(%,原子分数)合金进行了详细的结构表征,结果发现在10%的变形量下该合金中可以形成罕见的{1015}型高指数孪晶带。该类型孪晶带界面取向与理论上的{1015}孪晶界面并不一致,而是近似平行于基体{1011}晶面。在{1015}孪晶板条内可以观察到{1012}二次孪生开动的特征,同时也证实了孪晶板条内存在小角度的晶格取向调整。利用二次孪生加小角度晶格扭转机制可以很好的解释这种孪晶带的形成过程。基于该种机制及晶体学孪生几何分析预测镁合金中其他可能出现的高指数型孪晶带有{1016},{2021},{3031}以及{3032}。通过这种机制形成的高指数孪晶带是表观上与一次孪晶带形貌相似的特殊变形带,其与基体的界面取向应与一次孪晶界面一致。     

AZ31镁合金单轴拉伸过程中的{0002}双峰织构观察

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)结合电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射仪(XRD)及拉伸试验机对不同拉伸应变量下A731镁合金挤压板的显微组织、微观织构、宏观织构及力学性能进行了观察.结果表明:在拉伸变形初期(ε=0.002),AZ31镁合金挤压板中就生成了大量呈条带状分布的孪晶,条带走向与拉伸方向垂直,在整个拉伸过程中孪晶数最持续增加.EBSD微观取向分析结果显示,最初生成的大量孪晶都是c轴拉伸孪晶.孪晶取向在{0002}极图中呈双峰形态分布,峰点偏转方向与宏观拉伸方向垂直,偏转角度为±20°-30°,{OOO2}宏观织构强度随变形量的增加呈现波动上升趋势,最终形成双峰形态,偏转方向及角度与EBSD观察到的拉伸孪晶双峰织构一致,因此,孪晶可能是宏观织构形成{0002}双峰形态的重要诱因.由于{11-20} <10-10>取向晶粒中生成大量拉伸孪晶以及孪晶界对滑移的阻碍,拉伸样品表现出低屈服强度和高n值,分别为50 MPa和0.56.     

单轴拉伸/压缩应力下多晶Be孪晶变形行为

利用光学显微镜(OM)和电子背散射衍射仪(EBSD)研究低c/a值密排六方多晶Be单轴拉伸/压缩不同屈服阶段的孪晶变形行为。结果表明:单轴拉伸/压缩应力状态下,多晶Be形变孪晶均为{101-2}101-1-型孪晶。单轴拉伸应力状态下,因{0001}基面解理和{10 1-0}柱面滑移的竞争,多晶Be孪晶变形十分困难,断裂后(δ=6. 15%)孪晶变形晶粒仅占晶粒总数的约5%。单轴压缩应力状态下多晶Be表现出良好的塑性(δ=36. 30%),但压缩形变过程中,因多晶Be的基面和柱面滑移难以使晶粒转向孪晶变形的有利位置,孪晶变形对塑性的贡献集中在压缩变形初期。压缩塑性应变5. 74%时孪晶变形晶粒约占晶粒总数的40%～50%,之后随着应变量的增加,孪晶变形晶粒数不再明显增加,多晶Be良好的压缩塑性主要是滑移变形的贡献。单轴拉伸/压缩应力状态下,多晶Be的孪晶变形不易导致微裂纹的萌生。     

轧制方式和变形量对纯钼板坯微观组织和织构的影响

采用X射线衍射仪(XRD),通过测量不同{hkl}晶面的衍射强度判断钼板表面法向的取向分布,研究了热轧纯钼板不同变形量和轧制方式下的微观组织和织构演变。结果表明:单向轧制,晶粒取向呈现出一定的方向性;随着变形量的增加,晶粒变形程度增加,大晶粒破碎,晶粒尺寸变小,晶粒取向愈加明显。交叉轧制,平行于轧制方向上的晶粒沿轧制方向被压缩伸长,呈层状分布,表现出面织构的特征性;垂直轧向的晶粒交错搭接,方向性减弱。单向轧制使{111}〈uvw〉织构得到强化,导致板材各向异性趋于明显。交叉轧制可削弱单向轧制过程中产生的{111}〈uvw〉织构,有利于降低钼板材的各向异性;同时,随着轧制变形量的增加,有利于{100}〈uvw〉织构的形成和强化,当变形量达90%以上时,{100}〈uvw〉织构最强。     

微碳深冲钢板非{111}织构的形成过程

结合实际生产,采用金相分析、织构测量和透射电镜等方法,研究了微碳深冲钢板中出现的非{111}织构在钢板再结晶时的形成过程,并分析了非{111}织构与冷轧压下率和析出物的关系。研究结果表明：非{111}织构在冷轧变形后即已形成,冷轧压下率较小时,非{111}织构组分相对{111}织构较强;冷轧组织中存在的非{111}取向晶粒在退火过程中会优先成核和优先生长;非{111}织构的形成对AlN的析出不敏感。     

温度对铍力学性能的影响

研究了铍从室温(25℃)~800℃温度范围的准静态拉伸/压缩力学性能。结果表明,室温下退火态铍的拉伸强度高于未退火的铍,且屈服强度和抗拉强度之间的差距很小。在200~400℃之间铍的塑性随试验温度的升高而增大,并在400℃附近达到最大值,继续升温铍的塑性开始下降。高于600℃拉伸时,铍的应力-应变曲线表现出一定的流变特征,其拉伸强度和加工硬化行为随温度的升高逐渐降低。铍在压缩时会产生明显的塑性变形,该结果表明铍的室温拉伸与压缩性能具有明显的不对称性。回收试样的扫描电镜(SEM)分析结果表明,室温下铍的拉伸断口呈穿晶解理断裂,400℃附近为微孔聚集型断裂,同时铍的晶粒被明显拉长,高于400℃后出现晶间断裂。铍试样轴向剖面的金相(OM)照片表明,拉伸试样在400℃晶粒被明显拉长,而在室温和700℃晶粒形状无明显变化。铍室温压缩面的晶粒与压缩前相比明显变长,室温压缩前后X射线衍射(XRD)分析结果表明,压缩变形后铍的组织与压缩前相比产生了明显的择优取向。     

组织缺陷对金属铍室温断裂行为的影响规律研究

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子探针(EPMA)对比分析综合机械性能良好和零延伸率的金属铍材室温拉伸断口形貌和微观组织,研究金属铍室温断裂行为,并着重分析微观组织缺陷对金属铍室温断裂行为的影响规律。结果表明:金属铍室温拉伸断口形貌表现为准解理的断裂特征。解理裂纹形核后,裂纹扩展不受阻挡,表现为完全的脆性,因此铍材有限的延伸率主要来自于微裂纹形核阶段。铍材内部存在的杂质相汇聚区、片状晶体疏松和孔洞等组织缺陷,相当于在铍材内部预制一定尺寸的微裂纹,一旦微裂纹尖端形成,这类缺陷就会成为解理裂纹晶核,使铍本身的屈服过程不能发生,是降低铍材延伸率的主要原因;致密的大颗粒杂质相与基体失配、或在局部区域出现的粗晶粒与周围细晶粒不匹配,均易在铍材内部造成应力集中,也是降低铍材延伸率的原因。另外,当杂质相在晶界形成连续薄膜状晶界组织,导致铍材晶界结合强度降低,引起晶界断裂,造成铍材延伸率降低。     

IF钢罩式退火过程中再结晶组织与织构的演变

研究了IF钢(/%:0.005C、0.02Si、0.16Mn、0.011P、0.004S、0.042Als、0.061Ti、0.003 1 N)0.8 mm冷轧板在500～800℃退火时的再结晶组织及织构,采用X射线衍射技术结合微观组织观察分析了IF钢罩式退火过程中{111}再结晶织构形成机制和显微组织演变规律。结果表明,随退火温度的升高,再结晶数量逐渐增多,640℃为实验钢实际再结晶温度,同时{111}再结晶织构强度亦逐渐增大,{111}取向的晶粒主要在再结晶过程中形成,并在{111}取向晶粒长大过程中,γ纤维织构之间也发生相互转化,主要由{111}〈112〉织构转变为{111}〈110〉织构。     

锻造方式对Ti-6Al-4V合金组织及取向分布的影响

在快锻液压机上对Ti-6Al-4V合金进行了锻造变形,采用扫描电镜、背散射电子衍射技术以及X射线衍射技术研究了不同锻造方式下合金组织及晶粒取向的变化规律.在单向镦拔和换向镦拔两种不同锻造方式下,难变形区、小变形区及大变形区中α相及β相的分布差别不大,组织均匀性基本一致,两种变形方式下锻坯不同区域的应变稍有差别.进一步对不同变形区域形变织构的定量分析可知:在应变较小的边缘区域,变形主要以{0001}基面滑移为主,形成基面织构;在应变较大的内部区域,织构明显转向{1120}、{1010}等柱面织构;在应力集中的位置,会产生{1122}、{1011}等锥面织构.两种锻造方式均能提高Ti-6Al-4V合金中形变织构的均匀性,而且换向镦拔优于单向镦拔.      

冷轧微碳深冲钢板的非{111}织构及其形成原因和对策

结合实际生产和实验室实验,介绍了试制的冷轧微碳深冲钢板中出现的远离常规的非{111}织构的情况。分析了这种非{111}织构的特征及其对钢板塑性应变比的影响,并研究了非{111}织构的工序演变过程及冷轧织构的形成特点,在此基础上进一步分析了非{111}织构的热轧原因,并研究了冷轧压下率和罩式退火升温速度对非{111}织构的影响。最后,依据非{111}织构的形成特点和{111}织构的产生条件提出了控制冷轧微碳深冲钢板织构的对策。     

冷轧钛管在退火过程中的显微组织与织构演变

研究了皮尔格冷轧TA18合金薄壁无缝管在去应力退火过程中显微组织与微织构随保温时间的变化规律。借助电子背散射衍射(EBSD)技术对管材冷轧态以及退火态横截面的微观组织进行重构,从而分析了TA18合金的再结晶行为;并用极图和取向分布函数(ODF)对比了不同条件下管材织构的差别。结果表明:冷轧TA18管在500℃退火过程中,仍处于初次再结晶的形核阶段,组织中大量保留变形特征,极少出现再结晶晶粒。冷轧管中形成的沿横向(TD)倾斜的双峰基面织构,在随后保温过程中,其(0001)晶面织构类型没有发生显著变化;但从ODF特定截面中却发现随保温时间延长的初次再结晶程度增加,还是导致了织构的细微变化,主要是{0001}纤维织构减弱,■纤维织构增强。     

新型超高强铝锂合金厚板厚度方向组织及性能的不均匀性

以一种40 mm厚度新型超高强铝锂合金(Al-3. 76Cu-1. 3Li-0. 11Zr-0. 42Mg-0. 44Ag-0. 38Zn-0. 28Mn-0. 05Ti)板材为对象,研究了其T8时效态(压缩预变形6%,温度150℃)厚度方向上室温纵向拉伸力学性能和组织的不均匀性。结果表明:时效初期(5 h),厚板表层强度(抗拉强度为499 MPa)略高于T/2层(抗拉强度为461 MPa)。而时效16～96 h后,厚板T/2层的屈服强度和抗拉强度均高于表层,并且强度差保持在55MPa左右。峰时效时T/2层抗拉强度为668 MPa,表层抗拉强度为611 MPa。厚板表层和T/2层纵截面固溶态的晶粒组织呈长条状,沿轧制方向被拉长。表层织构总体积分数为48. 9%,主要由变形织构(Brass{011}211织构、S{123}634织构和Cu{112}111织构,总体积分数达45. 6%)组成;而T/2层织构总体积分数较表层高(73. 1%),主要由变形织构(39. 6%)和较多的再结晶织构(Goss{011}100织构和Cube{001}100织构,总体积分数为33. 5%)组成。合金厚板T8时效析出相包括T1相(Al2CuLi),θ′相(Al2Cu)和δ′相(Al3Li)。与表层相比,时效24 h时厚板T/2层析出的T1相数量较多,而θ′相数量较少。     

组织及织构对铌微合金钢平面各向异性的影响

借助单向拉伸、OM以及XRD方法,研究了组织及织构对连退铌微合金钢拉伸力学性能各向异性的影响。实验结果显示,实验钢板的织构主要由{001}110、{115}110、{112}110、{111}110和{111}112组成,不同拉伸方向上的显微组织无显著差异,但钢板不同拉伸方向上的强度呈现出显著各向异性。分析认为,实验钢中由织构造成的Schmid因子的最大值η_(max)在不同拉伸方向上的差异,是导致力学性能各向异性的原因。     

济钢ASP线Ti-IF钢析出相及织构演变分析

采用化学相分析及透射电镜(TEM),对ASP线生产的Ti-IF钢析出相进行了定性和定量的研究,并利用ODF分析方法,揭示了生产过程中Ti-IF钢的织构演变规律.结果表明:析出相主要由TiN、Ti2CS、Ti(C,N)和FeTiP粒子组成.热轧后即发现少量FeTiP粒子,呈球状或椭球状,大小在100nm以下.冷轧过程是深冲织构{111}<110>和{111}<112>形成的重要阶段.冷轧织构由较强的α和γ纤维织构组成.退火过程中,γ织构不断增强同时伴随着α织构的不断减弱,最终形成了沿γ纤维的{111}再结晶织构.     

基于CSP工艺稀土冷轧钢板退火过程中第二相析出对组织织构及演变的影响

在实验室模拟了某钢厂罩式退火工艺,利用金相显微镜、洛氏硬度计、XRD衍射仪和透射电镜研究了稀土低碳钢冷轧板第二相粒子的析出行为对组织织构演变的影响。退火后成品板为饼形晶粒,退火过程中{001}110织构逐渐减弱,{111}织构逐渐增强且在成品板中保留一定量的{112}110织构。退火过程中有Fe3C析出且对组织织构演变影响较小,稀土元素在650℃时依附于Fe3C上析出,起到了稀土元素的微合金化作用,Al N在600℃以上析出,促使再结晶晶粒定向长大对饼形晶粒的形成有重要的作用,热力学及动力学计算表明退火过程中Mn S没有析出,其对组织织构演变影响极小。