晶粒尺寸及取向对AZ31合金板材室温拉伸塑性变形与断裂机制的影响

对AZ31镁合金轧制态板材分别在473~673 K温度范围退火1 h以获得不同初始显微组织。通过金相显微镜、背散射电子衍射分析(EBSD)和力学试验机,研究晶粒尺寸和取向分布对合金板材室温单向静拉伸过程塑性变形和断裂机制的影响。结果表明,晶界取向角呈连续分布有利于晶粒协调塑性变形。随着晶粒尺寸的降低,晶界对室温塑性变形的贡献增大,晶界与位错滑移和孪生的交互作用增强。对于取向角均呈连续分布的473 K和573K退火态板材,平均晶粒尺寸分别为3.6μm和9.5μm,塑性变形主导机制由晶界滑动和位错滑移转变为晶界滑动、位错滑移和孪生,断裂机制由微孔聚集型转变为微孔聚集型和解理型混合型断裂方式。673 K退火态板材的平均晶粒尺寸达22.9μm,塑性变形主导机制为位错滑移和孪生。此时,由于晶界取向角呈离散分布,晶粒协调塑性变形能力差,断裂机制转变为解理断裂。     

β型γ-TiAl合金的组织特征及其超塑性变形行为

研究了热变形作用下β型γ-Ti Al合金Ti-43Al-4Nb-2Mo-0.5B(at%)的组织演变过程,以及锻态组织的高温超塑性变形行为。结果表明:包套锻造过程中,层片晶结构发生快速分解L(α/γ)→γ+β,γ和β晶粒发生显著的动态再结晶,锻态组织主要由大角度晶界的γ和B2细晶组成;该合金大角度晶界为主的γ+B2/β细晶变形组织在900~950℃之间表现出典型的低温超塑性变形行为,950℃/1.0×10-4 s-1时延伸率可达405%;超塑性变形过程中残余层片晶结构完全分解,γ和B2/β晶粒进一步动态再结晶细化;γ和B2/β晶粒的晶界滑移是该合金超塑性变形的主要变形机制。     

双峰基面织构对Mg-2.6Nd-0.55Zn-0.5Zr合金弯曲应力及显微组织演变的影响（英文）

沿Mg-2.6Nd-0.55Zn-0.5Zr板材挤压方向(ED)和横向(TD)分别切取试样,研究双峰基面织构对其弯曲应力及显微组织演变的影响。结果显示,具有弱基面织构的ED试样比TD试样的弯曲应力低很多。这种各向异性是不同织构状态对变形机制及显微组织演变的作用所导致的。对于具有弱基面织构的ED试样,其主要的变形机制是基面滑移：内侧区域存在少量的{10■2}拉伸孪生,而外侧区域则是基面滑移和柱面滑移。相比之下,具有强基面织构的TD试样在内侧区域激活更多的{10■2}拉伸孪生,在外侧区域激活更多的柱面滑移。{10■2}拉伸孪生的激活一方面促使<0002>//压缩方向类型的织构增加,使内侧区域的织构角度限制在±30°范围内,另一方面减少高位错密度和低角度晶界的出现几率。{10■2}拉伸孪生的大量激活使TD试样保持高应变硬化能力,是该试样具有较高弯曲应力的根本原因。     

钛合金板材辊弯成形特性及显微组织和织构演化规律

以TB5、TC4钛合金板材为研究对象,研究了辊弯成形工艺对钛合金板材显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明：对于TB5钛合金板材,单道次实验中,随成形角度增大,回弹角度逐渐增大,主要原因为单道次成形存在少量{332}〈113〉孪生变形,导致塑性变形量降低,弹性回复增大;在成形角度30°多道次成形实验中,随道次数增加,回弹角度随孪生变形量先增后减。对于TC4钛合金板材,单道次实验中,随成形角度增大,回弹角度逐渐增大,这是由于基面〈a〉滑移比柱面〈a〉更容易开动,产生〈0112〉//ND织构;多道次实验柱面〈a〉滑移系引起塑性变形,织构转变为〈1234〉//TD,回弹角度逐渐减小。在多道次成形中,TB5、TC4两种板材滑移方向均改变,但相比于单道次30°成形,TB5多道次成形回弹角度增大,而TC4回弹角度减小。     

A COMPLEX DEFORMATION MECHANISM FOR SUPERPLASTIC DEFORMATION OF Mg ALLOY

本文选用大晶粒和微细晶粒两种镁合金,利用现代测试手段进行超塑性变形机制的研究.结果表明,在超塑性变形条件下,两种合金都显示以晶界滑动为主的,由扩散蠕变和位错滑移所协调的复合变形机制.作者提出一个包括三种变形机制在内的复合机制模型.在超塑性变形中,下层金属晶粒通过晶界滑动不断涌现到试样表面横向晶界发生宽化及空洞的地方,从而不断增加沿拉伸轴方向上的晶粒数.这是试样在拉伸变形中获得非常大的伸长量的原因.     

镁合金超塑性变形的复合机制

本文选用大晶粒和微细晶粒两种镁合金,利用现代测试手段进行超塑性变形机制的研究.结果表明,在超塑性变形条件下,两种合金都显示以晶界滑动为主的,由扩散蠕变和位错滑移所协调的复合变形机制.作者提出一个包括三种变形机制在内的复合机制模型.在超塑性变形中,下层金属晶粒通过晶界滑动不断涌现到试样表面横向晶界发生宽化及空洞的地方,从而不断增加沿拉伸轴方向上的晶粒数.这是试样在拉伸变形中获得非常大的伸长量的原因.     

细晶超塑性与热处理

在各种类型超塑性中，细晶超塑性是目前国内外研究得最为广泛的一种。获得细晶超塑性的基本条件之一是材料应具有微细等轴晶粒，一般晶粒尺寸应小于10μm，最好在0.5～1．5μm，并应保持等轴状[1，2]。此外，在超塑性温度下，晶粒还应具有较好的热稳定性。而获得这种晶粒与热加工工艺，特别是热处理工艺密切相关。1为什么要获得微细等轴晶粒普遍认为，超塑变形是晶界行为起主要作用。细晶超塑性变形的主要机制是有扩散蠕变、晶内滑移等机制协调的晶界滑移[3]。晶界迁移、晶界滑移有助于在超塑变形过程中的应力松弛，提高塑性，防止裂纹产生…     

TA32钛合金板材在热拉伸变形过程中显微组织、力学性能与织构的关系（英文）

研究TA32钛合金板材在800°C热拉伸变形过程中显微组织、力学性能和织构之间的关系。在实验中,原始板材表现出较低的流动应力和良好的塑性,随着热处理温度的升高,材料的抗拉强度增加,伸长率降低。TA32钛合金的变形机制是以大角晶界滑移为主,并通过位错运动协调变形。热处理试样中晶粒粗化和位错湮灭削弱材料的变形能力,从而导致流动应力的增加。基于高温蠕变方程,建立显微组织与流变应力的定量关系。TA32合金的晶粒影响因子和α相强度系数分别为1.57和549.58MPa。通过综合相应的相体积分数和晶粒尺寸可以准确预测材料的流动应力。此外,TA32合金的变形行为还与α相晶粒的取向相关,其主要滑移方式为柱面a滑移系的开动。热处理试样中近柱面织构的减少同样导致材料强度的提高。     

镁合金及其复合材料超塑性的研究现状

以等通道角挤压和粉末冶金等方法为例，讨论了镁合金晶粒细化的处理工艺。在室温下晶粒细化可使镁合金同时具有较高的强度和韧性，而在较高的应变速率或较低的温度下，晶粒细化的镁合金具有一定的超塑性，这说明晶粒细化对改善镁合金的力学性能十分重要。镁合金超塑性变形的主要机制仍然是晶界滑移，但晶界滑移总会在晶界三叉区或材料增强相与基体的相界处产生应力集中，使晶界滑移受到阻碍，这就需要有另外的协调机制来协调晶界进一步滑移。镁合金在超塑性变形过程中更容易发生动态再结晶使晶粒细化，使晶界滑移能够继续进行。镁基复合材料中增强体颗粒很细小且弥散分布，稳定了镁合金在高温下的组织，颗粒与晶粒界面可以充当原子扩散通道，很好地协调了晶界滑移。     

Ti-6Al-4V合金超塑性变形中的组织演变及变形机制

920℃、应变速率为1×10.3和2×10.4 s.1时,对不同初始晶粒尺寸(2.6、6.5和16.2 μm)的Ti-6Al-4V合金进行超塑性拉伸变形.采用光学显微镜、透射电镜观察变形后的显微组织.结果表明,初始晶粒尺寸的不同对超塑性变形中的组织演变及变形机制有着显著的影响.拉伸变形中晶粒明显粗化,变形诱发晶粒长大是超塑性变形组织的重要特征之一;随着变形程度的增大,应变诱发的晶粒长大显著增大,并且远大于静态长大的增幅.对于细晶粒材料(2.6和6.5 μm),位错运动协调的界面滑动是其变形的主要机制.而对于晶粒较粗的材料(16.2 μm),超塑变形机制是晶界滑动与晶内位错运动的共同作用.随着晶粒尺寸的增大,以晶界滑动为主的变形方式逐渐转向以晶内位错运动为主.     

ZK60镁合金高应变速率压缩变形的流变行为及显徽组织

在250-400℃的温度范围和0.1-50 s^-1的应变速率范围内对ZK60合金进行压缩变形,对其流变行为和显微组织进行研究。结果表明,在低应变速率（0.1-1 s^-1）下压缩变形时,再结晶主要发生在初始晶界上;在高应变速率（10-50 s^-1）下压缩变形时,再结晶同时在初始晶界和孪晶上发生。合金在应变速率10-50 s^-1和温度250-350℃的变形条件下获得均匀、细小的再结晶组织。因此,合金的最佳热加工工艺范围为应变速率10-50 s^-1、变形温度250-350℃。高应变速率压缩变形条件下的孪生诱发动态再结晶过程分三步,首先,高位错密度孪晶分割初始晶粒;然后,孪晶内的位错发生重排形成亚晶;最后,随着应变的增加而形成再结晶晶粒。     

Effect of initial microstructure on superplastic deformation of AZ70 magnesium alloy

The mechanical properties and deformation mechanism of semi-continuously casting and as-extruded AZ70 magnesium alloys in a wide range of grain sizes(from 14 to 103μm)were investigated at 653 K and 1×10-3s -1.It is discovered that with reducing grain size,flow stress is weakened and plasticity is improved and even superplasticity exhibits.SEM and OM were used to clarify the deformation mechanism.It is suggested that dynamic recrystallization(DRX)is the coordination deformation mechanism of grain boundary sliding(GBS)for coarse grain,and cavity and intracrystalline slip are the coordination deformation mechanisms of GBS for fine grain.     

Effects of strain accumulation on the superplastic deformation behavior of 7075 Al alloy

The superplastic deformation behavior of a fine-grained 7075 Al alloy has been investigated within the framework of an internal variable theory for inelastic deformation. The theory takes the dislocation glide process within and across the grain boundaries (grain matrix deformation (GMD)) as the major accommodation mechanism for the grain boundary sliding (GBS). The flow curves were obtained by performing a series of load relaxation tests at the various prestrain values to examine the effects of accumulated strain on the superplastic deformation behavior. The most significant result obtained in this study is that the grain boundary characteristics change gradually with the strain accumulation from an initially Newtonian viscous flow signified with the power index value of M _g =1 to a non-Newtonian flow with the value of M _g =0.5 commonly observed in the various microduplex alloys such as Ti-6Al-4V. The variation of GBS characteristics with the prestrain is then examined by observing the microstructural evolution with the strain through the use of transmission electron microscopy (TEM).     

脉冲电流对Ti-6Al-4V冷拉拔变形行为的影响(英文)

利用电子背散射衍射(EBSD)及透射电镜(TEM)研究在脉冲电流作用下Ti-6Al-4V钛合金冷拉拔变形后组织及织构的演变。研究结果表明:施加脉冲电流可以促进非有利滑移取向的晶粒发生变形,从而使Ti-6Al-4V钛合金各晶粒之间的变形更为协调。常规拉拔和电塑性拉拔的丝材织构对比显示,脉冲电流促进钛合金柱面,a滑移,抑制锥面c+a滑移,通过晶界滑移协调c方向应变。电塑性拉拔钛合金的小角度晶界比例降低,说明脉冲电流抑制了变形诱发伴生位错晶界和几何必须晶界的形成。     

定向凝固Ni3Al合金高温变形后的显微组织特征

利用金相,扫描电镜和透射电子显微镜研究了定向凝固Ｎｉ３Ａｌ合金高温变形后的显微组织特征。研究结果表明,当变形速率较快时,原始柱状晶晶界无明显变化,晶内无明显结构存在;当变形速率较慢,合金呈现塑变形时,变形初期柱状晶晶界呈现“锯齿状”,后期原始柱状晶界消失,代之以晶粒尺度约为１５ｍｍ的晶粒带,晶粒带中既有小角度晶界,也有大角度晶界。     

Deformation of nanocrystalline binary aluminum alloys with segregation of Mg,Co and Ti at grain boundaries

The influence of the temperature and sort of alloying element on the deformation of the nanocrystalline (NC) binary Al alloys with segregation of 10.2 at % Ti, Co, or Mg over grain boundaries has been studied using the molecular dynamics. The deformation behavior of the materials has been studied in detail by the simulation of the shear deformation of various Al bicrystals with the grain-boundary segregation of impurity atoms, namely, Ti, Co, or Mg. The deformation of bicrystals with different grain orientation has been studied. It has been found that Co introduction into grain boundaries of NC Al has a strengthening effect due to the deceleration of the grain-boundary migration (GBM) and difficulty in the grain-boundary sliding (GBS). The Mg segregation at the boundaries greatly impedes the GBM, but stimulates the development of the GBS. In the NC alloy of Al–Ti, the GBM occurs actively, and the flow-stress values are close to the values characteristic of pure Al.     

剧烈塑性滚柱滚压诱导纯铜表层的梯度纳米/微米结构(英文)

为了研究由剧烈塑性滚柱滚压在纯铜表层诱导出的梯度纳米/微米结构特征及其晶粒细化机制,采用SEM、TEM、XRD、OM等方法观察样品距表面不同深度的组织特点和材料特性。结果表明,滚压所引入的纳米/微米结构层厚度超过100μm。近表层的硬度有显著的提高,这归因于晶粒尺寸的减小,所生成的等轴纳米晶为随机晶粒取向且绝大多数晶界为小角度晶界。粗晶通过位错运动细化至几微米;变形孪生是形成亚微米晶的主要机理;纳米结构的形成由位错运动主导并伴随局部区域的晶粒旋转。     

TA15钛合金β热变形中的动态再结晶形核

利用Thermecmaster-Z型热模拟试验机在β相区对TA15钛合金进行了热压缩试验,采用金相显微镜及EBSD取向差分析技术,研究了TA15钛合金β热变形中动态再结晶形核.结果表明,随内、外界条件的不同,TA15钛合金存在两类典型的动态再结晶形核地点,即晶界周围及变形带.相应地,随应变速率增大,存在两种动态再结晶形核机制,在较低应变速率下,晶界弓弯形核是动态再结晶的主要形核机制,晶界、三岔界是主要形核地点;在高应变速率下,动态再结晶不仅可以在晶界、三岔界附近形核,还可以借助变形带形核.此时的动态再结晶形核为晶界弓弯与亚晶旋转机制共同作用.     

Grain refinement mechanism during equal-channel angular pressing of a low-carbon steel

The grain refinement mechanism during equal-channel angular pressing of a plain low-carbon steel was explored by a careful analysis of the slip systems operating at each pass of repetitive pressing. The steel was subjected to one to eight passes of pressing, in which a single passage yielded an effective strain of ∼1, at 623 K. At the initial stage of pressing, submicrometer-order ferrite grains enclosed by serrated and low-angled boundaries were formed. Transmission electron microscopy examination revealed that these boundaries resulted from interaction between the slip systems that are typical in body-centered cubic structures. Further pressings mainly resulted in rotation of ultrafine subgrains rather than grain refinement, providing the formation of high-angle grain boundaries. Since the serrated boundaries restrict dislocation movement, the rotation of subgrains with the serrated boundaries is more favorable for accommodating further deformation than intragranular strain, and therefore boundaries become high-angled.     

AZ31B 镁合金板材中晶界滑移的晶体塑性仿真

建立一种耦合滑移、动态再结晶以及晶界滑移的晶体塑性模型以仿真镁合金的高温变形行为及织构演化。首先,通过实验测量单轴拉伸、压缩后的织构以及显微组织演化,研究AZ31B镁合金在300°C的变形机制。结果发现,动态再结晶在应变小于0.2时起到细化晶粒的作用,之后晶界滑移在变形过程中起显著作用。此外,建立晶界滑移模型来评估由晶界滑移产生的应变以及晶粒转动,并与多晶体塑性模型VPSC相耦合。所建立的VPSC-DRX-GBS模型可以很好地计算应力?应变曲线、晶粒尺寸、织构演化以及实验中所发现的拉伸与压缩织构演化显著差异。计算的晶界滑移贡献率在拉伸条件下显著高于压缩条件的,这是由于在拉伸时晶界上更易产生孔洞形核。