晶粒位向对AZ31挤压板材Hall-Petch关系的影响

本文研究了AZ31镁合金挤压板材热处理后不同晶粒尺寸下各角度的拉伸性能与变形行为,通过分析拉伸曲线和变形后的位错类型来确定不同角度下的拉伸变形机制。结果发现:沿板材法向0°,22.5°,45°,67.5°,90°拉伸后的屈服强度与晶粒尺寸符合Hall-Petch(H-P)关系,但H-P参数值各不相同,0°具有最高的σ_0和最低的K_y,其变形机制由拉伸孪晶为主导与棱柱面a滑移共同作用;45°拉伸时具有最低的σ_0和最高的K_y,变形机制为基面a滑移主导;90°下的H-P参数值与0°相接近,c位错及a+c位错开始出现,棱柱面滑移与拉伸孪晶共同主导变形机制,孪晶可以协调变形改变晶粒取向和促进非基面滑移的产生。     

压下率对轧制单层晶极薄带晶界滑移特性的影响

采用退火态单层晶轧制铜箔为原料,进行不同压下率的箔轧.以多晶体位错滑移及塑性流动机制为基础,建立了考虑潜在硬化和晶格转动效应的率相关晶体滑移本构模型,分析了压下率对轧制单层晶极薄带晶界附近区域变形分布特性、取向演化和滑移系激活规律的影响,并探讨其机理.确定了合理的材料本构参数,铜箔拉伸实验与晶体塑性有限元模拟得到的应力-应变曲线一致.所建立的晶体塑性有限元模型,可很好的模拟最大压下率达到80%时轧制单层晶铜箔的变形过程.结果表明:1)由于晶粒形状、晶界及晶粒取向的作用导致晶内-晶间变形分布非均匀性;2)由于晶粒间复杂的相互作用导致晶粒取向主要绕横向(TD)进行旋转,且旋转角度和取向分散度随压下率的增加而增大;3)在晶内-晶间不同区域的滑移系启动存在显著差异,启动滑移系随压下率的增加而增多,当压下率小于等于60%时,在晶粒表层和晶界处,滑移系成对发生启动,当压下率达到80%时,表层和晶界处为多滑移系启动情形;4)滑移最先从晶粒表层和晶界处开始,然后向晶粒内部延伸.     

温度对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金动态拉伸行为及断裂机理的影响

利用带有加热装置的Hopkinson Bar拉伸系统在423～798K、应变率处于103s-1范围内研究了两种挤压态的Mg-10Gd-2Y-0·5Zr合金的拉伸行为,并借助光学显微镜和扫描电镜对试样断口附近的显微组织和断口形貌进行了分析.结果表明:T≤673K时,材料的破坏机理主要表现为浅韧窝与准解理的混合型断裂;随着温度的进一步升高由于受晶界软化的影响材料的断裂机理逐渐转向以晶间断裂为主.T＜673K时材料的主要变形机制是基面滑移,随着温度的升高非基面滑移系将充分启动,材料的延伸率也相应地在735K时达到最大值.     

5A90铝锂合金超塑性变形机理的定量研究

通过聚焦离子束在5A90铝锂合金试样表面蚀刻微米尺寸高分辨网格,在温度480℃、初始变形速率1×10~(-3)s~(-1)的变形条件下,定量研究其超塑性变形过程中晶界滑移和晶内位错滑移对总变形的贡献量,并采用扫描电镜、电子背散射衍射观察合金超塑性变形的组织演变作为佐证。结果表明:位错运动在超塑性变形初期(ε0.65)的贡献量约为60%～80%,为主要变形机制,在该阶段条带状晶粒逐渐细化和等轴化,平均晶粒尺寸减小约40%,晶粒转动作为协调机制;随着应变量的增大,发生明显的动态再结晶,晶粒尺寸开始增大,晶内位错滑移的作用逐渐减小,晶界滑移成为变形的主要机制。     

基于粘塑性自洽模型AZ31镁合金塑性变形行为研究

以挤压态AZ31镁合金为研究对象,通过修正的VPSC模型,构建耦合滑移和孪生的晶体塑性力学模型,从微观变形机制的角度研究镁合金在不同加载方式下的塑性变形行为。通过EBSD等实验结果与模拟结果对比发现,轴向压缩过程中,协调变形的主要机制为拉伸孪生和基面滑移,拉伸孪晶的大量开启导致晶粒c-轴发生约90°的旋转,使得{0002}基面织构的极密度向挤压(ED)的正反方向偏移,{11-20}和{10-10}棱柱面织构的极密度逐渐向垂直于挤压方向的TD方向偏移;轴向拉伸过程中,变形初期的变形机制以基面滑移为主,棱柱面滑移为辅,随着变形的增加,主导变形机制变为棱柱面滑移;且无论变形百分比多少,{0002}和{11-20}极图基本没有发生变化,只是织构强度有所增加,而棱柱面滑移的大量开启,使得{10-10}棱柱面织构的极密度向ED方向偏移。     

轧制单层晶铜箔滑移启动和应变局部化的晶体塑性模拟

在晶粒尺度采用晶体塑性有限元模拟极薄带材轧制成形过程,对优化和改进材料模型以及探究极薄带材塑性变形机制具有重要作用.箔材轧制成形性能主要依赖材料的微观结构(晶界、滑移系、取向).采用退火态的单层晶铜箔为原料,进行箔轧实验和晶体塑性有限元模拟.建立反映晶粒形貌、晶界和取向各向异性的单层晶铜箔晶体塑性有限元模型,分析极薄带轧制成形中单/多滑移系启动状态和应变局部化现象.为准确构建晶体塑性有限元模拟的初始晶粒结构,消除微观组织亚表面的影响,采用垂直晶界即在厚度方向上建立只有一层晶粒的铜箔晶粒模型.结果表明:晶粒各向异性影响单层晶铜箔的轧制变形机制;晶界处的变形和滑移系运动状态完全不同于晶粒其他位置;单层晶轧制变形的滑移状态表现出明显的各向异性,出现局部滑移带和应变局部化,随轧制变形量的增大,滑移差异显著增大;晶界两侧局部区域存在滑移和变形的显著差异,这为亚晶和微观裂纹源的形核提供了有利的位置.     

细晶高强铝合金7475超塑变形行为

7475高强铝合金经过由固溶处理、轧制、再结晶组成的形变热处理工艺细化晶粒后,在适当条件下变形可呈现出良好的超塑性。在最佳变形条件下(T=510℃,ε_0=8.33×10~(-4)S~(-1)),获得最大延伸率为1700%。显微组织观察表明:Ⅲ区变形机制以晶间滑移为主,在晶内形成了位错亚结构。Ⅱ区的变形机制为晶界滑移伴随晶内位错运动。位错密度随应变的增加而增加。在Ⅰ区变形以扩散蠕度为主不包括晶间滑移。超塑变形Ⅱ区的激活能接近于体扩激散活能。基体中的体扩散是该合金超塑变形的速控过程     

AZ31镁合金室温拉伸微观变形机制EBSD原位跟踪研究

利用电子背散射衍射(EBSD)技术,原位跟踪AZ31镁合金轧制板材室温下沿轧向拉伸时的晶粒取向变化。对变形过程的滑移系和孪晶启动机进行分析。结果表明:变形过程主要由〈a〉基面和柱面滑移系开动而实现,晶粒取向无明显变化,大量〈a〉位错滑移的产生,使得变形后小角度晶界增加明显。晶粒中拉伸孪晶是试样在拉伸变形过程中产生的,而非在试样拉伸后的卸载过程中产生。     

铸态Ti40阻燃钛合金高温拉伸力学性能及断裂行为研究

研究了不同试验温度下铸态Ti40合金的高温拉伸力学性能变化规律,并采用光学显微镜和扫描电子显微镜对拉伸样断口形貌进行观测,确定其断裂机制。结果表明:合金的抗拉强度随着试验温度的升高而显著下降,而塑性则分别表现出两个塑性较优区和脆性区,即400℃以下低温和900~1000℃高温的较好塑性区以及500~800℃的热脆区和1000℃以上的高温脆性区。脆性区试样断口形貌均呈现为沿晶脆性断裂,这一断裂机制与合金粗大晶粒以及严重的氧化相关。高温塑性区断口形貌为穿晶韧性断裂,则合金具有较高的塑性和较低的变形抗力,可作为较好的热加工温度区间。     

FGH96合金热挤压棒材超塑性研究

对热挤压FGH96合金棒材超塑性进行了研究,结果表明:挤压FGH96合金在1050℃和1100℃的变形温度下具有良好的超塑性,在变形温度为1100℃初始应变速率为3.33×10-4s-1进行超塑拉伸时,伸长率可以达到405%,流变应力降低到32MPa。显微组织分析表明,FGH96合金经控制冷却速度的预热处理后,合金中γ′相尺寸及间距较大,能够促进合金在后续变形过程动态再结晶的发生,并阻碍晶粒快速长大。FGH96合金在挤压变形后发生了明显的动态再结晶,但由于再结晶进行的不充分,晶粒内部仍存在大量变形亚结构,这种亚稳态组织在超塑变形过程中通过进一步回复和再结晶,可以获得平均晶粒尺寸为10μm左右的等轴、均匀、稳定的细晶组织,使合金具有良好的超塑性。     

温度对核电用GH690合金力学行为的影响

以国产蒸汽发生器传热管用GH690合金为研究对象,通过评价其断裂韧性及拉伸特性,结合光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析,研究了合金由室温-623K的力学性能.研究结果表明,室温下GH690合金低的层错能,易生成形变孪晶,使得合金在孪生的协调下塑性变形能力提高,同时孪晶促进裂纹扩展转向,使合金在断裂过程中吸收更多的能量,维持合金高的断裂韧性.随着温度的升高,合金的层错能增加,导致形变孪晶生成困难,合金应力集中程度加剧,裂纹从而平直扩展,合金的断裂韧性降低.由于合金的室温层错能较低,合金在拉伸时能够通过孪生协调变形,同时生成的孪晶阻碍了位错的滑移而提高了合金的强度和塑性.随着形变温度的升高,合金通过孪生协调变形的能力降低,导至合金的变形机制由孪生转变为滑移,滑移产生的加工硬化效应小于孪生,故合金的强度和延伸率随之降低.     

沉淀强化奥氏体合金的氢致断裂行为

研究了未充氢和热充氢沉淀强化奥氏体合金的拉伸断裂行为,分析了其氢脆敏感性与拉伸断裂行为间的联系,研究了氢对合金局部塑性变形及微裂纹形核的影响。结果表明:氢使沉淀强化合金由单一的韧窝断裂转变为韧窝断裂、沿晶断裂和滑移带开裂的混合断裂方式。其原因是:一方面,氢促进位错平面化滑移趋势、加剧局部塑性变形;另一方面,滑移带被晶界、孪晶界以及不同取向的滑移带所阻碍,引起了位错塞积和氢聚集。     

中低温挤压Mg-1.5Zn-0.2Ca合金组织与性能研究

晶粒细化可以有效改善镁合金的力学性能.基于此,以Mg-1.5Zn-0.2Ca合金作为研究对象,通过中低温挤压变形工艺对Mg-1.5Zn-0.2Ca合金组织进行调控,进而对其变形后的组织及性能进行分析.结果表明:随着挤压温度降低,Mg-1.5Zn-0.2Ca合金的塑性变形机制发生转变,变形后的晶粒尺寸逐渐减小,综合力学性能增强.280℃挤压变形时,合金以基面滑移及孪生协调变形为主,动态再结晶后的平均晶粒尺寸约为5.3μm,此时合金的屈服强度为95 MPa,抗拉强度为186 MPa,延伸率为22％.     

铸态Mg-6Al-1.5Ca合金高温蠕变行为研究

采用光学显微镜（OM）、能谱分析（EDS）及X射线衍射（XRD）研究了铸态Mg-6Al-1.5Ca合金显微组织,并测试了合金的高温蠕变性能。结果表明：该合金由呈枝晶形貌的α-Mg基体和沿晶界分布的Al2Ca共晶相组成;通过幂律蠕变方程得出在150-200℃/50-90MPa下合金蠕变变形机制为扩散控制的高温位错攀移和晶界滑移机制;蠕变断裂行为可以用Monkman-Gran经验公式来描述,175℃蠕变断裂特征为脆性穿晶断裂。     

AZ31镁合金的变形织构和协调变形机理

进行变形速率可控的单向拉伸试验,研究了变形织构与滑移和孪生等协调变形机理对AZ31镁合金综合性能的影响。结果表明:在沿挤压方向拉伸过程中,变形织构使{0002}晶面Schmid因子较低,基面滑移难以开动,屈服强度高。在沿45°拉伸过程中,变形织构使柱面取向晶粒处于发生{0002}滑移的最佳位置,基面取向晶粒的棱柱面滑移也处于最佳位置,屈服强度低而延伸率高。沿横向拉伸的力学性能主要受孪晶影响,由于大量孪晶诱发裂纹,延伸率最低。试样在45°和横向拉伸时产生的大量拉伸孪晶,是出现{0002}双峰织构的诱因。     

镁合金焊丝的热挤压-拉拔工艺及其变形机理

介绍了一种制备φ1.2 mm镁合金焊丝的热挤压-拉拔新工艺,采用SEM研究了拉拔前后镁合金的微观形貌,并对其变形机理进行了研究.结果表明,热挤压阶段的大比率挤压细化晶粒到8μm以下尺寸及拉拔阶段的工作温度保持在225℃以上时镁合金产生了棱柱面{10 10}〈11 20〉滑移,这两个因素限制了镁合金内部孪晶的生成,滑移成为其主要的变形方式,拉拔阶段的镁合金粗线坯的塑性大为提高,这是拉拔工艺能够进行的主要原因.     

一种新型Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的变形行为研究

通过动态镦粗压缩实验的方法研究了一种新型Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的变形行为。结果表明:Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金在350℃以下变形时,由于变形温度较低,在变形过程中发生动态析出行为,合金晶内析出细小沉淀相,对合金的进一步变形不利;当变形温度高于400℃时,合金没有出现动态析出行为;当变形温度继续升高到450℃时,合金出现了动态再结晶和晶粒长大现象。所以,该Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的最佳变形温度为400～420℃,极限变形量为60%。     

Al-2.55Li-1.01Mg合金的变形与断裂行为研究

本文研究了不同时效状态下Al—2.55Li—1.01Mg合金的变形与断裂行为,并结合显微组织进行了分析。结果表明:在固溶态和短时间时效状态下,合金的断裂主要是共面滑移导致的穿晶断裂;在长时间时效状态下,合金的断裂主要是晶界弱化造成的沿晶断裂。     

NiPt15合金热变形行为及微观组织演变规律

本研究采用Gleeble-3500热模拟机对NiPt15合金高温热变形过程进行研究,设定NiPt15合金变形温度为950～1150℃,变形速率为0.01～3 s-1.通过分析热变形过程中NiPt15合金在不同条件下的真应力-应变曲线,建立了双曲正弦型Arrhenius本构关系模型,并拟合模型各参数对合金变形量的依赖性.通过对热变形组织及显微硬度的表征,研究试样各区域热变形组织的差异,分析温度、变形速率、lnZ对动态再结晶及材料维氏硬度的影响.结果表明:NiPt15合金真应力-应变曲线包括三种不同变化趋势,各变形速率下对应的趋势变化临界温度值不同;应变激活能不大于476.85 kJ/mol;升高温度并且降低变形速率能提高再结晶比例至完全动态再结晶,形核机制为非连续性动态再结晶,主要以晶界弓出和反复生成孪晶为再结晶晶粒提供形核位置;当lnZ小于38.89时,晶粒尺寸与lnZ呈负相关性,当lnZ大于38.89时,晶粒尺寸与lnZ关系不明显;硬度与lnZ在本次实验条件下呈正相关性.     

Al-6Mg-0.2Sc铝合金高温力学行为研究

研究了Al-Mg-Sc超塑合金在200～500℃的高温力学性能,并对实验残样进行了微观组织分析.结果表明,Al-Mg-Sc合金在250～500℃区间内均具有一定的超塑性;在300～400℃超塑成形时强度较低,成形后制件使用性能较好,工程化条件下可选择使用;合金高温断裂机制由穿晶断裂向沿晶断裂转变的温度点在300℃附近,在此温度以下晶粒强度低于晶界强度,在此温度以上晶粒强度高于晶界强度.