钛及钛合金形变孪晶的研究进展

钛及钛合金变形机制主要有滑移和孪生。形变孪晶的生成分为形核和长大两个阶段。形变孪晶在钛合金变形中的作用:(1)多种塑性变形过程,当位错滑移困难时,形变孪晶起到协调变形的作用,例如,纯钛中的■等形变孪晶可协调c轴塑性变形,在高速压缩和等通道转角挤压等特殊工艺条件下孪晶仍起到协调变形的作用;(2)在压缩、等通道转角挤压和轧制等工艺条件下,形变孪晶引起大量晶粒发生转动,促进新织构的生成;(3)形变孪晶激活后钛合金产生明显的应变硬化效应,这是由于多孪晶的交叉作用;(4)形变孪晶还能产生孪晶诱发塑性效应。形变孪晶对钛合金再结晶也有促进作用,这是由于孪晶界是局部高能区,可提供合适的再结晶形核位置。室温激活孪晶诱发静态再结晶细化晶粒;热加工过程激活的孪晶同时诱发动态再结晶过程;液氮温度激活孪晶诱发之后的动态再结晶细晶效果明显,通过液氮温度多向压缩激活高密度均匀孪晶,再进行热压缩诱发动态再结晶,可获得细小均匀的等轴晶组织。     

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。     

原始组织对304L超低碳奥氏体不锈钢等径角挤压变形的影响

304L超低碳奥氏体不锈钢由25kg真空感应炉冶炼,用透射电镜(TEM)研究了该钢铸态组织200℃等径角挤压变形(ECAP)后组织演变和铸态组织1道次ECAP+1150℃1.5 h,AC处理(固溶组织)再进行ECAP后的组织。结果表明,304L钢铸态组织1道次ECAP变形过程中主要的变形机制为滑移变形,同时出现少量的孪晶变形;304L钢固溶组织在ECAP变形过程中孪晶变形数量急剧增加,孪晶和滑移共同进行,细化原始晶粒组织演变。     

热压缩参数对新型粉末高温合金微观组织的影响北大核心

采用电子背散射衍射(EBSD)方法,研究了某新型粉末高温合金热压缩过程中显微组织演变。结果表明,提高变形温度能够促进动态再结晶(DRX)。随着应变速率的升高,再结晶分数先降低后升高;高变形温度和低应变速率促进了晶粒的生长;变形温度的上升有利于孪晶的形成,但过高温度下界面能降低,孪晶的形成受到抑制。晶界迁移时间抑制孪晶的产生,而高应变速率下储存能的增大导致孪晶含量增大;高变形温度能够增强动态回复(DRV),从而降低几何必须位错(GND)密度。而应变速率的上升由于减少动态回复时间和产生压缩热,使GND密度先上升后下降。     

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。     

30Mn20Al3无磁钢加工硬化行为和组织变化

研究了30Mn20Al3无磁钢冷轧板经1000和800℃固溶处理10 min后的拉伸变形加工硬化行为和组织结构变化.结果表明:该钢的加工硬化速率在不同变形阶段随真应变的变化呈现不同的规律,加工硬化指数随真应变增加而增加.OM和TEM观察显示,变形量小时,滑移为主要变形机制;变形量增大,变形机制以形变孪晶与位错及形变孪晶之间的交互作用为主;1 000℃固溶处理的晶粒尺寸较800℃大,变形过程中产生的形变孪晶较多,且随着变形量增加,形变孪晶可持续形成,增大了TWIP效应;晶粒尺寸减小使变形过程中的形变孪晶产生的临界应力增大,抑制形变孪晶的产生,从而减小了TWIP效应.     

形变孪晶的消失与退火孪晶的形成机制

 等径角挤压变形奥氏体不锈钢的退火研究表明,层错与形变孪晶是在回复阶段开始退化与消失的,层错的退化与消失主要是由于相邻亚晶以及内部形成的新亚晶以凸出机制逐渐吞并层错的结果。孪晶的退化与消失包括两个方面原因：相邻亚晶以凸出机制逐渐吞并形变孪晶;孪晶板条以合并机制逐渐减少板条数量而使板条扩宽,最终宽板条的孪晶界面由于位错的运动而消失。退火孪晶形成于回复阶段,是大角度界面的迁移结果。     

变形量对SUS304不锈钢组织和性能的影响

SUS304奥氏体不锈钢经不同的轧制变形后,对其组织、性能及马氏体相变进行了分析。结果表明:随着变形量的增大,加工硬化增强,纤维组织变得尤为明显,变形后其组织中马氏体含量不断增多。通过分析,其产生的原因为随着变形量的增大,位错不断增殖、形变孪晶不断增加,形变孪晶与位错间的交互作用导致位错运动受阻,从而使流变应力不断的增加,使材料的自由能增大,促成了马氏体相变过程中的形核,发生马氏体相变,随着应变的累积α'马氏体量持续的增加,α'马氏体量的增加使材料的强度增加。     

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。     

超细晶铜的高温循环变形及损伤行为

为揭示超细晶材料在高于室温条件下的动态疲劳变形行为,在室温到300℃温度范围内以及在恒应力幅为200 MPa条件下研究等通道转角挤压(ECAP)法制备的超细晶铜的循环形变行为及表面变形特征.结果表明:随着温度升高,循环软化更趋明显,相应的疲劳寿命显著降低,断口形貌特征由脆性逐步转变为韧性;表面变形特征及损伤行为也与温度密切相关,例如,作为主要变形方式的大尺度剪切带在室温疲劳下大量形成:随着温度升高,晶粒长大及位错滑移增强,晶界数量和体积分数明显降低,导致剪切带变得更细且不连续,当温度高于其再结晶温度时剪切带几乎消失,晶粒内的位错滑移成为材料的主要变形方式.     

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...     

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.     

TWIP钢室温静态拉伸下的组织形态和变形机制

在室温下对退火Fe-24Mn-1Si-1.5Al-0.045CTWIP钢进行了不同程度的拉伸变形,采用JEM-2100透射电子显微镜对变形后的组织形貌进行表征和分析。研究结果表明:在变形初期,晶粒内存在着大量位错,它们相互缠结,呈胞状结构。在此阶段,位错滑移为主要变形机制。随着变形量的增加,形变孪晶在晶界等处形成,孪生机制被激活,孪生和滑移机制相互竞争。双孪生系统在大多数晶粒内先后被激活,孪生和滑移机制相互交割,起到动态细化晶粒的作用,使强度显著提高。在变形后期,试验钢的变形机制主要是TRIP效应,以及孪生与滑移的相互作用而诱发了去孪生机制,层状组织出现,孪晶特征减弱,从而导致样品的局部变形和失效。     

冷变形对Inconel 690合金力学行为与组织的影响

 本文研究了Inconel 690合金在冷轧变形过程中的组织演变和形变强化规律。结果表明,在15%和20%之间存在一个临界应变εL,小于临界变形量时,加工硬化能力随着变形量的增加递减,真应力-真应变曲线可用Ludwigson模型描述,位错运动主要是单系滑移,加工硬化主要来自位错的长程应力场。临界应变到40%变形量之间,加工硬化能力随着变形量的增加又增强,真应力-真应变曲线也可用Hollomon方程描述,位错运动出现了多滑移和交滑移,加工硬化主要是位错滑移和林位错交割的短程交互作用。     

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.      

等通道热挤压00Cr19Ni10奥氏体不锈钢的晶粒细化机制

Ф8mm00Cr19Ni10不锈钢（％：0．025C、18．75Cr、10．96Ni）经700℃、挤压速度9mm／s、8道次等通道挤压后获得150～350am超细晶组织。通过光学显微镜，扫描和透射电镜，X-射线衍射，分析了在等通道挤压变形过程钢的微观组织演变，提出晶粒细化的位错、孪晶和动态再结晶机制，研究发现在1～4道次以孪晶细化机制为主，5～8道次以动态再结晶细化机制为主。     

不同退火工艺下TWIP钢微观组织及力学性能演变

摘要：以在650℃温轧的Fe-24Mn-2Al-1Si-0.05C TWIP钢为研究对象，通过金相显微镜(OM)、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、室温拉伸等实验手段，研究温轧TWIP钢在回复退火、部分再结晶退火、高温短时退火以及高温退火等不同退火工艺下其微观组织及力学性能的演变。结果表明，随着退火工艺的改变，实验钢的微观组织由回复退火时包含高密度位错、形变孪晶等的变形晶粒逐渐向高温退火时的无畸变再结晶晶粒转变；而部分再结晶退火时，实验钢的微观组织由未再结晶区的变形晶粒和细小的再结晶晶粒混合组成。随退火工艺的改变，实验钢拉伸前、后的硬度变化趋势为先下降然后基本不变最后上升；实验钢的变形机制逐渐由位错滑移为主向孪生滑移为主转变。     

块体纯铜的多尺寸晶粒混合结构及力学性能

为了获得具有较好塑性的电沉积块体纯铜,主要研究500℃以上不同退火制度下的微观结构(晶粒大小、位错组态等)演变与力学性能的关系。研究结果表明:在500~560℃之间退火保温2 h的过程中,试样有正常晶粒长大和异常晶粒长大现象。530℃,2 h退火后,试样强度与500℃退火后的相比反常升高,但同时保持较好的塑性,与金属材料常规退火处理后性能变化趋势不一致,原因在于其内部形成均匀的多尺寸晶粒混合结构以及位错、孪晶等缺陷的变化。这种混合结构中的超细晶晶界可阻碍位错运动使材料保持一定的强度,同时嵌于超细晶晶粒基体中的微米晶可吸纳更多的位错使材料承受较大塑性形变。晶粒内部位错缺陷减少,促使晶粒可进一步承载由于拉伸变形产生的位错缺陷,提高塑性;同时孪晶数量增多,孪晶片层厚度增加。孪晶界也可阻碍位错运动而提高材料的强度,较厚的孪晶片层可以吸纳位错从而提高材料塑性。孪晶数量及片层厚度的变化有利于提高材料的综合性能。研究结果可为超细晶纯铜在电子行业较高温环境中的应用提供一定的参考价值。     

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。     

冷加工对CN-1515奥氏体不锈钢包壳管亚结构的影响

通过透射电镜（TEM）和背散射电子衍射（EBSD）对冷加工后CN-1515奥氏体不锈钢包壳管亚结构的演变规律进行研究。结果表明，随着冷轧变形量的提高，退火孪晶减少，形变孪晶数量逐渐增大，孪晶宽度和孪晶间距不断变小，孪晶宽度由变形量为15%时的0.03～0.043μm减小到25%时的<0.02μm，而位错胞的尺寸则呈现先变大后变小的趋势。另外，冷轧工艺条件下，形变孪晶的形态也是一直保持平直，冷拔时出现孪晶界的弯折。在相同变形量下，冷拔比冷轧会产生更多的形变孪晶。