累积叠轧对两种铝锰合金屋面板组织与性能的影响

研究了累积叠轧道次对Al-Mn和Al-Mn-Er-Zr合金显微组织、拉伸性能和显微硬度的影响,分析了微量元素Er、Zr对累积叠轧的影响。结果表明,随着叠轧道次的增加,Al-Mn和Al-Mn-Er-Zr合金板的界面结合数不断增加,界面结合质量有所提高。在相同轧制道次下,Al-Mn-Er-Zr合金板的界面结合质量更好;轧制后合金板的强度相较于轧制前有所提高,断后伸长率有所减小;Al-Mn-Er-Zr合金的强度和硬度都要高于Al-Mn合金的;Al-Mn-Er-Zr合金中位错和亚晶密度更高,这与Al-Mn-Er-Zr合金中形成了细小的钉扎位错的和晶界处的颗粒状Al3Er相有关。     

Al-Mn合金组织与性能的研究

对Al-Mn合金的显微组织、力学性能以及在不同热处理状态下的力学性能进行了研究。研究结果表明:Al-Mn合金的显微组织为a固溶体基体上分布着AlMn6和Al11Mn4金属间化合物,随着锰含量的增加,析出金属化合物数量增加,晶粒变粗;合金在Mn含量为0.90wt%～2.15wt%的范围内,强度随含Mn量的增加而增加;当含Mn量大于2.15%时,强度随含Mn量的增加而降低。Al-Mn合金的硬度随含锰量的增加而增加,塑性韧性随含Mn量的增加而下降;Al-Mn合金不能通过热处理进行强化。     

累积叠轧TC4合金制备超细晶组织的研究

通过累积叠轧技术进行TC4合金超细晶组织的制备,考察了TC4合金的热变形特点以及叠轧工艺窗口,研究了叠轧工艺参数和热处理制度对叠轧板材界面结合和微观组织的影响。结果表明：TC4合金的应力-应变曲线表现为动态回复特征,热模拟条件下在加热温度(≥700℃)和变形速率(≤0.1s-1)下能够实现强烈塑性变形。最终TC4合金进行叠轧界面的防氧化处理后,并在加热温度为720℃、轧制速度小于0.5m/s时,获得良好的界面结合和板材质量。累积叠轧变形过程是α/β协同变形和剪切变形综合作用的结果,组织中存在拉长的条带组织以及大量的剪切带。随着叠轧层数的增加,条带组织的间距逐渐变小同时剪切带组织逐渐增加,在叠轧16层(变形量为92.3%)后条带间距为200nm~500nm之间。热处理过程中随着加热温度的增加,溶质扩散和再结晶过程促进了界面结合并最终与基体保持一致,同时叠轧16层的TC4板材在加热温度700℃、保温时间60min的热处理过程中能够实现完全再结晶,获得晶粒尺寸为300nm~600nm的超细晶组织。     

纯铝累积叠轧焊组织与性能演变规律研究

在室温条件下对L2纯铝进行了10个道次的叠轧试验,通过室温拉伸和透射电镜实验,研究材料在叠轧过程中组织的演变和力学性能的变化,结果表明,经过数道次的实验后,材料中产生了晶粒尺寸小于1μm的超细晶粒,第10道次晶粒尺寸可达0.77μm;材料的强度显著提高,但延伸率却急剧下降,第10道次材料抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为190.44MPa、152.27MPa和4.73%。     

累积叠轧工艺对AgSnO2复合材料组织和性能的影响

采用原位反应合成法制备AgSnO2复合材料,在温度700℃对其进行累积叠轧。利用XRD、光学显微镜等研究了AgSnO2复合材料的物相组成以及各轧制道次后样品的金相组织,结果表明,累积叠轧工艺对AgSnO2复合材料的显微组织均匀化程度影响显著。实验测试了各道次轧制后样品的硬度、密度以及电阻率与轧制道次的关系,分析主要因素对样品力学与电学性能的影响机理。     

累积叠轧焊制备超细晶组织Mg-Al-Zn合金薄板

采用累积叠轧焊(ARB)工艺制备超细晶组织AZ31镁合金薄板.实验结果表明,进行3道次ARB变形后,AZ31板材晶粒显著细化,平均晶粒尺寸约1.3μm,呈等轴状,材料组织均匀,没有发现孪晶.采用EBSD技术观察组织演变和晶粒的取向差.ARB变形过程中的晶粒细化可归因于累积应变诱导的晶粒细化、累积应变强化回复和再结晶以及ARB变形过程中复杂的界面和剪切应变分布.     

退火工艺对AA3003铝合金累积叠轧板材组织性能的影响

采用了金相、电子背散射衍射(EBSD)、硬度、拉伸、杯突等试验手段研究了累积叠轧AA3003铝合金板材退火处理后的微观组织和性能。结果表明,叠轧板材在退火过程中晶粒等轴化,叠轧道次越高,退火后晶粒越细小,且退火能促使叠轧板材界面的焊合。叠轧4道次的板材随着退火温度的提高,逐渐发生再结晶和晶粒长大,强度和硬度性能逐渐降低并趋于平稳,塑性和成形性能则逐渐改善。叠轧4道次的板材再结晶完成温度约为346℃,温度低于350℃时,厚向晶粒尺寸比较均匀,但表面层和中心层织构存在明显差异;温度达到450℃时,表面层的晶粒尺寸要明显大于中心层,厚度方向组织不均匀性加大,但其织构趋于一致。     

累积叠轧工艺对AgSnO_2复合材料组织与性能的影响（英文）

以反应合成所制备的AgSnO_2复合材料为研究对象,采用XRD、光学显微镜与物理、力学性能测试分析手段,分析了反应合成AgSnO_2复合材料的物相,温度为973 K条件下AgSnO_2复合材料经过4道次累积叠轧后的显微组织及密度、硬度、电阻率等性能。结果表明:累积叠轧工艺对反应合成AgSnO_2复合材料显微组织与物理性能有显著影响;累积叠轧道次影响着增强相SnO_2在银基体中的分布状态,叠轧不仅能够促使SnO_2在银基体中弥散化分布,也会由于叠层导致SnO_2的二次团聚;其密度、硬度均随着累积叠轧次数增多而升高,电阻率在第1次叠轧时有所降低,随后随着累积叠次数增多而升高。     

Al-Mn系合金的组织控制与高温性能研究

研究了合金元素Mg、Ni和Zr以及退火工艺对Al-Mn系合金显微组织和高温性能的影响。结果表明:Al-Mn系合金经冷轧+873 K保温10 min得到细小等轴晶,而冷轧+623 K保温1 h+873 K保温10 min可获得有利于高温性能的长条状组织。合金元素Mg促进了热处理过程中Al Mn Si相的析出,合金元素Zr、Ni增加了沉淀相的数量和种类,析出了Al3Zr、Al Mn Si Ni耐热相。Mg和Ni联合添加时高温力学性能最优,523 K下抗拉强度达102 MPa(比Al-Mn合金提高50 MPa),523 K、40 MPa条件下稳态蠕变速率为3.93×10-8s-1,比Al-Mn合金低2个数量级。由于Al-Mn合金的蠕变过程受位错攀移控制,基体中耐热相越多,对位错运动的钉扎作用越强,越有利于提高Al-Mn系合金的高温抗蠕变性能。     

累积叠轧1060工业纯铝的微观组织和性能

采用累积叠轧方法对1060工业纯铝进行变形,分析了变形前后其微观组织和力学性能。试验结果表明,累积叠轧4道次后工业纯铝的抗拉强度提高了60N／mm^2,硬度提高了一倍。在第一道次之后伸长率下降较大,从45％下降到12％,但在以后道次中保持稳定。随着变形道次的增加,纤维组织越来越细。当累计变形量大于75％时其复合界面焊合较好,断裂裂纹很容易在复合界面形核,并沿着复合界面扩展延伸。     

累积叠轧工艺对AZ63镁合金耐蚀性能的影响

采用累积叠轧ARB工艺对AZ63镁合金板材在400℃下进行了5个道次剧塑性变形,通过析氢实验、失重实验、电化学实验和腐蚀形貌观察研究了经过累积叠轧工艺后AZ63镁合金板材在3. 5%(质量分数) Na Cl溶液中的腐蚀行为。结果表明,随着累积叠轧道次的增加,AZ63镁合金发生动态再结晶,晶粒得以显著细化和均匀化; ARB4后的镁合金板材晶粒最为细小、均匀(约10μm),ARB5后有晶粒部分长大的现象。累积叠轧后的AZ63镁合金的耐蚀性能得以提高,其中轧制4个道次后耐腐蚀性能最好,失重速率为47. 4672 mg·cm~(-2)·h~(-1),自腐蚀电位为-1. 3350 V,自腐蚀电流密度为1. 0 A·cm~(-2),腐蚀行为由严重的全面、均匀腐蚀转变为局部腐蚀。     

高熔点差三元合金累积叠轧-扩散合金化制备工艺

为解决高熔点差多元合金制备方法存在的元素偏析、合金性能受限、制备成本高等问题,提出了高熔点差组元合金的累积叠轧-扩散合金化制备新工艺。采用SEM、EDS、TEM、XRD和万能试验机表征了累积叠轧-扩散合金化Cu-21Ni-5Sn合金的组织和性能,研究了累积叠轧和阶梯式扩散热处理工艺对Cu-21Ni-5Sn合金成分均匀性的影响和机理,并揭示了后续时效制度对Cu-21Ni-5Sn合金性能的影响和机理。结果表明：通过累积叠轧7道次+650 ℃/5 h+1000 ℃/8 h阶梯真空扩散热处理工艺,制备出了元素误差小于5%、成分均匀的Cu-21Ni-5Sn合金。采用累积叠轧实现减薄中间层、缩短扩散距离,增加晶界、位错等原子扩散通道,低熔点Sn元素与Cu、Ni元素在650 ℃形成高熔点(Cu,Ni)₃Sn金属间化合物临界层,在1000 ℃高温加速Cu、Ni元素扩散。Cu-21Ni-5Sn合金在40%预冷变形下于470 ℃时效60 min充分调幅分解,基体中析出致密的与基体共格的DO22及L12有序固溶体,与α铜基体之间的取向关系为(-1-1-1 )Cu//(-2-20)DO22,(-200)Cu//(-310)L12。合金抗拉强度达到峰值916 MPa,弹性模量为135.4 GPa,合金导电率达到6.23% IACS。     

累积叠轧TC4钛合金的组织演化与力学性能

采用累积叠轧技术制备具有超细晶组织的TC4钛合金,考察了叠轧工艺对界面结合和微观组织的影响规律以及该过程中α/β两相钛合金的变形机制,分析了叠轧工艺对TC4合金力学性能的影响。结果表明,TC4合金累积叠轧过程中需要足够的加热温度(近于720℃)、防氧化处理以及多层数大下压量的轧制工艺,才能获得良好的界面结合,但是界面处存在O含量较高的硬化层。随着叠轧温度和叠轧层数的增加,TC4板材的结合界面逐渐消失并具有较高的结合强度。累积叠轧过程是协同变形和剪切变形综合作用的结果,即变形初期晶界β相由长条状转变为短片状且晶界发生滑移,而在变形程度较高时组织中有大量的剪切带,此过程存在大量局部变形以适应大塑性变形过程。变形组织中存在局部等轴组织(约300 nm)和拉长的变形结构(约400 nm),其中等轴组织是由于变形温度、局部剪切变形和局部过热作用而发生再结晶形成的。叠轧板材在厚度方向存在组织性能不均匀现象,在结合界面处硬度较高,随着叠轧层数的增加硬度逐渐趋于一致。同时随着叠轧层数的增加,TC4合金的抗拉强度逐渐增加,在叠轧16层后抗拉强度达到1325 MPa,塑性降低为5.4%。在叠轧层数较少时,断裂过程表现为韧性断裂,随着叠轧层数的增加,断口形貌逐渐转变为韧窝断口和准解理断口的综合形貌。     

纯铝累积叠轧焊高温力学性能与显微组织研究

室温条件下对退火态L2纯铝进行了6道次的累积叠轧焊试验,通过高温拉伸、透射电镜和扫描电镜实验,研究叠轧前后材料在高温拉伸过程中力学性能的变化、组织结构的演变以及拉伸后的断口形貌。结果表明,在高温拉伸过程中,叠轧后材料发生了动态回复,形成的亚晶组织随温度升高而长大;叠轧前后材料的抗拉强度随温度单调递减,延伸率则先升高,达到极值后降低;断口形貌显示,叠轧材料的高温断裂属于韧性断裂。     

累积叠轧技术的研究现状与展望

对采用累积叠轧工艺制备超细晶组织的技术进行详细的综述,介绍了累积叠轧技术的原理、ARB材料的组织与力学性能特征,并对ARB变形过程中的剪切变形、晶粒细化机制和强化机制进行分析。采用ARB技术可以制备大尺寸的超细晶组织材料,其室温抗拉强度通常比粗晶材料的高2～4倍。ARB材料的强化源于晶粒细化、位错强化、在大变形轧制时形成的稳定基面织构、表面的氧化膜以及内生原有夹杂物在强烈塑性变形情况下的破碎与弥散分布。分析了ARB技术的优越性,对其在制备超细晶材料领域的应用进行了展望。     

累积叠轧温度对AZ31镁合金组织和性能的影响

通过光学显微镜、室温拉伸试验、显微硬度计、X射线衍射仪、扫描电镜等方法研究了累积叠轧温度对AZ31镁合金晶粒尺寸、基面织构、界面结合情况及力学性能的影响。结果表明:3道次累积叠轧后的AZ31镁合金晶粒细化效果明显,硬度增大,随着累积叠轧温度的升高,晶粒细化效果减弱,硬度增加趋势减弱。累积叠轧温度升高有弱化基面织构的作用。AZ31镁合板材在450 ℃累积叠轧3道次,综合力学性能最佳,为显微硬度70.64 HV0.05,抗拉强度288.64 MPa,屈服强度203.76 MPa,伸长率16.96%,界面结合强度21.53 MPa。     

累积叠轧Ni/Ti多层结构复合材料组织和性能的研究

在室温条件下对退火态的纯Ti、Ni进行了三道次的累积叠轧(ARB)试验,采用扫描电镜、光学显微镜和拉伸试验机研究了不同道次后材料的界面、微观组织和力学性能。结果表明:材料经3道次轧制后,界面平直且结合良好,镍和钛组织均被拉成纤维状;该复合材料的抗拉强度和显微硬度也显著提高,最高达到684 MPa和210 HV;该材料的拉伸断裂方式为韧性断裂。     

累积叠轧ZK60/Al复合板材的微观组织及性能研究

通过累积叠轧工艺制备出Al/ZK60/Al复合板,采用SEM、TEM、万能拉伸试验机、动态热机械分析仪研究了变形道次对ZK60/Al复合板材的微观组织及性能的影响。结果表明,不同变形道次复合板界面结合良好,无明显颈缩,断裂现象。随道次增加,ZK60/Al复合板的抗拉强度呈现先上升后下降的趋势,ARB-1道次时复合板的抗拉强度为216 MPa,伸长率达到最大值为2.6%。ZK60/Al多层复合板的温度-阻尼谱存在两个明显的内耗峰,即150℃左右的P_1弛豫型阻尼峰,300℃左右的P_2再结晶阻尼峰;ZK60/Al多层复合板材的应变-阻尼谱呈现典型的位错阻尼机理,应变阻尼可以用G-L理论分析。     

热处理对累积叠轧Ti/Ni叠层复合材料组织与性能的影响

研究了热处理对累积叠轧多层Ti/Ni复合材料显微组织与力学性能的影响。结果表明,钛层与镍层的再结晶温度均在500 ℃左右,并且首先在界面附近的组织发生静态再结晶形核与晶粒长大现象;经200 ℃×8 h退火处理后,复合板的强度与硬度均达到最高值,此时抗拉强度为691.5 MPa,钛、镍层平均硬度分别为198.8 HV0.1和226.5 HV0.1;经500 ℃×2 h退火后,复合板断后伸长率达到最高值59.7 %。