纯镁大比率挤压棒材的组织与性能及其随后的退火处理(英文)

以纯镁铸锭作为坯料,经过两道次累计大比率挤压制备了棒材,并对最终的棒材进行退火处理。通过光学显微镜(OM)、力学性能测试和扫描电子显微镜(SEM)研究了挤压变形和退火处理对纯镁组织、性能以及断裂行为的影响。结果表明:在挤压变形过程中,由于动态再结晶的作用,材料的晶粒尺寸得到明显细化,从而显著地改善了材料的室温力学性能和断裂方式。经过一次挤压后,粗大的铸态晶粒细化到35μm,屈服、抗拉强度和伸长率分别达到84MPa、189MPa和12%,所得棒材经再次挤压后,屈服强度超过120MPa,但是,由于加工硬化的作用,伸长率有所下降。对最终棒材进行退火处理后,平均晶粒尺寸为9~10μm,屈服强度、抗拉强度分别达到124MPa、199MPa,伸长率为10.7%,材料的组织和性能得到明显改善。     

冷轧及退火工艺对纯铜力学性能的影响

采用四辊轧机对纯铜进行了多道次冷轧,冷轧后的铜带分别在180 ℃和200 ℃进行退火.分析研究了退火铜带的力学性能变化和变形条件对其塑性、变形抗力及显微硬度的影响,探讨了纯铜的应变硬化机理及退火工艺对冷轧纯铜力学性能的影响机制.结果表明,纯铜经冷轧后强度明显提高,最高值达439.3 MPa,硬度值在84.7～96.0 HV0.01之间;冷轧纯铜退火后的抗拉强度、显微硬度降低,伸长率明显提高,但在200 ℃退火时出现了低温退火硬化效应.     

往复挤压对A390铝合金力学及热膨胀性能的影响

在380℃下对铸态A390铝合金进行往复挤压工艺实验,并利用金相显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸机及热机械分析仪对往复挤压后坯料的显微组织、力学及热物理性能进行测试。结果表明,往复挤压对材料的基体及硅颗粒均有明显的细化作用;随着往复挤压道次的增加,基体晶粒尺寸、微晶尺寸、硅颗粒轴比和等效直径不断减小,位错密度逐渐升高。初晶硅的细化及硅颗粒轴比的降低,有利于抑制微裂纹的产生,提高往复挤压后的力学性能,减小其热膨胀系数。往复挤压变形能显著提升A390铝合金的强度及塑性,经3道次往复挤压后,坯料的抗拉强度由初始态的140 MPa提升至199 MPa,伸长率由1. 9%提升至6. 3%。相对于初始试样,变形后试样的热膨胀系数整体呈增加趋势,但随往复挤压道次的增加而有所降低。     

单晶Cu等通道转角挤压A路径形变特征及力学性能

采用XRD、EBSD和TEM技术对单晶高纯Cu(99.999%)经等通道转角挤压(ECAP)A路径过程中的形变织构进行了研究,测试了ECAP后单晶Cu的力学性能和导电性能,并分析了变形过程中织构演变机理及其对力学性能和导电性能的影响。结果表明:原始单晶Cu经2道次变形后,晶内出现了微小的等轴状形变结构;4道次变形后,形成了(110)取向一致的形变带结构;8道次变形后,单晶组织开始破碎,晶粒取向又逐渐趋于(111)面,形成了{111}110和{111}112织构及较弱的{001}100再结晶织构。中、低应变下,形成稳定取向的{hkl}110织构,可有效降低晶界对电子的散射作用,使电导率略有增加,同时有利于大幅度提高材料的加工硬化率。单晶Cu变形初始阶段形成了大量小角度晶界,随着应变的增加,小角度晶界逐渐向大角度晶界转变。由于变形过程中位错积聚及晶界密度增加对位错运动起到阻碍作用,3道次变形后,抗拉强度从168 MPa增加至400 MPa,延伸率从63%减小至27.3%,在随后的变形中抗拉强度增加缓慢,延伸率略有回升。前8道次变形中硬度不断增加,8道次变形后出现了再结晶,导致随后的挤压过程中硬度不稳定。     

剧塑性变形及退火后Mg-Li合金的组织与力学性能

采用剧塑性变形工艺(等通道转角挤压和轧制)以及随后的短时间退火制备高性能Mg-Li合金,通过显微组织观察、扫描电镜分析、X射线衍射仪测试和室温拉伸测试等研究变形前后合金组织、力学性能及强化机制。结果表明:合金铸态晶粒粗大,主相为β相,α相分布于β相的晶界以及晶内;同时,晶内存在大量Al2Y和AlLi析出相。由于动态回复作用显著,合金变形时并未发生明显的动态再结晶现象;经短时间退火后,合金组织发生完全再结晶,其晶粒细化至27.1μm(12pra工艺,即等通道转角挤压、轧制及退火)。铸态合金的抗拉强度和伸长率分别为131.1 MPa和47.1%;经12pr(等通道转角挤压及轧制)变形后,合金的伸长率达到90.5%,而抗拉强度稍有提高,这主要受位错协调变形及动态回复作用的影响;退火后合金的伸长率显著降低而强度提高至237.6 MPa(12pra),出现退火致强化现象,其主要的机制是有限位错源强化及晶界强化。     

热变形及退火对Mg-Gd-Y合金组织和力学性能的影响

采用显微组织观察、拉伸性能测试等试验方法,研究了热变形及退火对Mg-Gd-Y合金的组织和力学性能的影响。试验结果表明:Mg-Gd-Y合金经过热变形后,合金的屈服强度为177 MPa,抗拉强度达到237 MPa,伸长率为4.3%。退火可以明显改善Mg-Gd-Y合金的塑性,退火处理后其塑性大幅提高,伸长率达到了9.2%,但强度略有下降,屈服强度为138 MPa,抗拉强度为216 MPa。     

退火温度对Fe-Mn-Al-C钢组织和拉伸性能的影响

采用OM、SEM、TEM和拉伸试验等手段研究了退火温度对Fe-19Mn-2Al-0.6C钢组织和性能的影响。结果表明,退火后试验钢的基体组织为奥氏体。由于回复再结晶的完成程度不同,随着退火温度的升高,晶粒尺寸先减小再增大。同时,退火孪晶的数量逐渐增加,抗拉强度持续降低,但总伸长率先升高然后降低。当施加一定的外部载荷时,在变形过程中会产生大量的变形孪晶和位错。高密度位错在晶界或孪晶界处的缠绕和塞积阻碍了位错的进一步运动。一次孪晶和二次孪生的交割产生的动态Hall-Petch效应,以及位错和孪晶的相互作用共同导致试验钢的高加工硬化能力。Fe-19Mn-2Al-0.6C钢获得最佳综合力学性能的退火温度约为900 ℃,其抗拉强度为947.61 MPa,强塑积为49.30 GPa·%,伸长率为52.03%。     

等通道角挤压AZ31镁合金的微观组织与力学性能

借助X射线衍射仪、光学显微镜等分析设备,研究了AZ31镁合金在等通道角挤压变形过程中微观组织与力学性能随加工道次的变化行为.结果表明,随挤压道次的增加,晶粒不断细化,力学性能发生显著变化,伸长率不断增大,抗拉强度逐渐降低.挤压8道次后,晶粒尺寸由最初的120μm减小到9μm.由于晶粒细化效应,导致α相主要变形机制由1道次的孪生变为随后道次的位错滑移.挤压后(0001)晶面的取向分布分散性,影响抗拉强度.伸长率的增大与晶粒细化和滑移面的激活有关.     

Ti-B20合金冷轧板材的再结晶行为

对固溶态Ti-B20合金进行70%压下量的冷轧变形，然后在800℃下进行不同时间的退火处理。采用电子背散射衍射(EBSD)技术和X射线衍射(XRD)研究了Ti-B20合金冷轧板材在退火过程中的静态再结晶行为和力学性能演变。结果表明：在退火过程中，合金的再结晶晶粒优先在晶界处和变形带处形核，导致退火初期组织不均匀；随退火时间的延长，晶粒逐渐等轴化，几何必要位错(GND)密度逐渐减小并趋于稳定，抗拉强度逐渐降低，而伸长率逐渐增加；在退火30 min后，Ti-B20合金冷轧板材的抗拉强度和伸长率分别为828 MPa和23.9%。合金再结晶体积分数与退火时间之间的关系可用Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov(JAMK)方程来描述(X₈₀₀=1-exp(-0.26×t^0.74))。     

往复挤压AM60B镁合金的组织与力学性能

通过往复挤压（CEC）变形来细化AM60B镁合金的组织。结构表明：随着CEC道次的增加,组织得到明显细化。当材料达到临界最小晶粒尺寸时,进一步挤压变形也很难使组织得到明显的细化。细小的组织具有优异的力学性能,合金的硬度、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别由铸态的62．3、64MPa、201MPa和11％上升N-道次变形后的72．2、183．7MPa、286．3MPa和14．0％。但是再进一步挤压变形材料的力学性能增加幅度不明显,经四道次挤压变形后其硬度、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别为73．5、196MPa、297MPa和16％     

ECAP挤压道次对AZ81镁合金组织及性能的影响

AZ81镁合金在汽车行业应用广泛,但存在组织粗大,力学性能差等缺点。等通道转角挤压(ECAP)法是细化晶粒,提高镁合金性能的有效途径。在300℃下对AZ81镁合金进行了1~6道次ECAP挤压,并分析了AZ81镁合金在ECAP挤压变形过程中微观组织与力学性能随挤压道次的变化规律。结果表明,随着挤压道次的增加,基体晶粒尺寸先减小后增加,4道次时细化程度最高;合金硬度先增大后减小,4道次时合金硬度最高,达到142HL;合金的抗拉强度﹑伸长率逐渐增强后减小,再增大,6道次时合金的综合拉伸性能达到最高,抗拉强度210 MPa,伸长率15.8%。     

退火温度对等通道转角挤压态铁基形状记忆合金力学性能的影响

研究了退火温度对等通道转角挤压(ECAP)Fe17.80Mn4.73Si7.80Cr4.12N i合金力学性能及显微组织的影响。结果表明,等通道挤压工艺能显著提高合金的屈服强度和抗拉强度,两道次挤压后合金的屈服强度达到880 MPa,比固溶态高660 MPa。退火温度从300℃升高到600℃时,合金屈服强度和抗拉强度降低,伸长率升高。挤压后经700℃×30 m in退火后,材料的伸长率达到40%,屈服强度达到426 MPa,再结晶基本完成,晶粒尺寸仅为0.3~2.5μm。细晶强化是该合金强度和伸长率提高的主要原因。     

120°模具室温8道次ECAP变形TA1纯钛的组织与性能

采用两通道夹角Φ=120°,外圆角ψ=20°的模具,在道次间未退火的条件下实现TA1纯钛BC方式8道次室温ECAP(Equal Channel Angular Pressing)变形,制备表面光滑无裂纹的变形试样。研究纯钛室温ECAP变形组织结构的演变和特征,测定变形试样的力学性能。结果表明：随着室温ECAP变形道次的增加,原始粗大的α相等轴晶由最初几道次形成的板条和孪晶经过自身和相互交割形成亚晶,以及剧烈变形形成的位错胞状结构,通过位错的相互作用和重组逐渐演变成大角度晶界的超细晶等轴组织。获得平均晶粒尺寸约200 nm的TA1纯钛试样,其屈服强度和抗拉强度分别由275和407 MPa提高到710和791 MPa,并保持较高的塑性,延伸率为19.0%     

基于反复镦压技术制备超细晶纯铜的组织与性能研究

利用反复镦压技术制备了超细晶纯铜,研究了它的金相组织和力学性能。结果表明,反复镦压可累积较大应变,多道次反复镦压后纯铜的力学性能明显提高。当累积应变Σε=4.6时(CCDC=8),其力学性能、布氏硬度达到最大值,与退火态棒材相比,抗拉强度提高了130.3%,布氏硬度提高了201.5%。镦压试样退火后,其抗拉强度比退火态原材料提高36.6%,而断后伸长率基本保持不变。这表明多道次镦压退火制备的超细晶纯铜在断后伸长率基本保持不变的基础上,提高了材料抗拉强度。     

二次挤压对挤压和ECAP变形后ZK60镁合金显微组织和力学性能的影响

测试四种状态下ZK60合金的显微组织和力学性能,四种状态分别为：挤压;挤压＋4道次ECAP;挤压＋4道次ECAP＋二次挤压;挤压＋4道次ECAP＋退火＋二次挤压。在室温下成功地进行ZK60的二次挤压,得到超细晶组织。结果表明：ECAP和二次挤压可以显著细化晶粒。挤压＋4道次ECAP＋二次挤压后的ZK60合金的屈服强度为342MPa,但是其伸长率只有0.8%。在二次挤压之前进行退火,ZK60合金的伸长率可以提高到4.5%,而屈服强度基本不变,抗拉强度达到 388 MPa。     

大应变热轧喷射成形高镁铝合金的微观结构及力学性能EI北大核心CSCD

基于常规热轧工艺对喷射成形高镁铝合金挤压坯进行单道次大应变热轧变形,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜电子背散射成像技术(EBSD)和X衍射(XRD)方法来分析合金微观结构,并对比研究合金的力学性能。结果表明:喷射成形高镁铝合金在热轧变形过程中,随着变形程度的增大,位错密度显著增大,位错胞、非平衡小角度晶界(LAGB)及亚晶显著增多;当热轧变形80%时,高位错密度晶粒中的小角度晶界转变为大角度晶界(HAGB),亚微米级动态再结晶晶粒大量形成,晶粒组织显著细化,合金的室温拉伸强度和伸长率分别为619 MPa和19.8%。喷射成形高镁铝合金大应变热轧变形过程中的主要强化机制是细晶强化、位错强化和固溶强化,对变形80%合金屈服强度的贡献值分别为120 MPa、208 MPa和158 MPa,共占总强度值的94.4%。     

层错能对电沉积纳米晶Ni-Fe合金显微组织与力学性能的影响

采用脉冲电沉积方法,通过改变Fe含量获得不同层错能的纳米晶Ni-Fe合金。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)与拉伸试验研究纳米晶Ni-Fe合金的显微组织和力学性能。结果表明:制备的Ni-Fe合金均为面心立方结构的单相固溶体,平均晶粒尺寸为12~25 nm,且平均晶粒尺寸随层错能的减小而减小。纳米晶Ni-Fe合金抗拉强度为1361~1978 MPa,断裂伸长率为9.3%~13.2%,纳米晶Ni-Fe合金的抗拉强度和断裂伸长率均随层错能的减小而增加。合金抗拉强度的增加是细晶强化作用的结果。随着Ni-Fe合金层错能的降低,加工硬化率提高,塑性失稳被推迟,从而获得较高的塑性。     

模压形变对纯铜组织和性能的影响

采用交叉模压形变法对纯铜进行不同道次的形变处理,研究交叉模压形变对纯铜显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:交叉模压形变可以较有效细化纯铜晶粒尺寸,交叉模压10道次后,平均晶粒尺寸减小63%;材料在塑性变形初期(2道次)细化效果最明显,经相同道次交叉模压形变后,晶粒细化效果逐渐减低;交叉模压变形后纯铜试样的显微硬度和抗拉强度均得到显著提高,但是伸长率下降,硬度值和抗拉强度分别提高了96.4%和31.9%,伸长率由66.67%下降至12.25%。     

大应变热轧喷射成形高镁铝合金的微观结构及力学性能

基于常规热轧工艺对喷射成形高镁铝合金挤压坯进行单道次大应变热轧变形,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜电子背散射成像技术(EBSD)和X衍射(XRD)方法来分析合金微观结构,并对比研究合金的力学性能。结果表明:喷射成形高镁铝合金在热轧变形过程中,随着变形程度的增大,位错密度显著增大,位错胞、非平衡小角度晶界(LAGB)及亚晶显著增多;当热轧变形80%时,高位错密度晶粒中的小角度晶界转变为大角度晶界(HAGB),亚微米级动态再结晶晶粒大量形成,晶粒组织显著细化,合金的室温拉伸强度和伸长率分别为619 MPa和19.8%。喷射成形高镁铝合金大应变热轧变形过程中的主要强化机制是细晶强化、位错强化和固溶强化,对变形80%合金屈服强度的贡献值分别为120 MPa、208 MPa和158 MPa,共占总强度值的94.4%。     

退火温度对TA31钛合金大口径无缝管组织与性能的影响

利用真空自耗电弧炉+电子束冷床炉熔铸了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo(TA31)钛合金圆锭,通过铸坯直接斜轧穿孔制备出ø178 mm×12 mm大口径无缝管,研究了不同退火温度(800、850、900、950 ℃)对TA31钛合金组织演变和力学性能的影响。结果表明:轧制态无缝管为变形的魏氏组织,主要由片层状α相集束和原始β相晶界组成;退火处理后,片层状初生α相减少,原始β相晶界消失,组织逐渐均匀化,但当退火温度超过900 ℃后,α相集束粗化并转变为网篮组织;随退火温度的升高,抗拉强度与屈服强度先略微降低后缓慢增大,而伸长率呈先增大后减小趋势,断口形貌由韧性+准解理混合型断裂逐渐变为韧性断裂再转变为韧性+准解理混合型断裂。综合分析认为,短流程制备的TA31钛合金大口径无缝管适宜退火温度为900 ℃左右,此时抗拉强度、屈服强度和伸长率平均值分别为873 MPa、785 MPa和12.8%。