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。     

亚微米铜循环形变特征研究

本文研究了恒塑性应变控制下，egualchannelangularextrusion（ECAE）技术制备的亚微米铜的室温拉压时称循环形变行为，结果表明，亚微米钢在εpl＝5×10(－4)和1×10(－3)下表现出典型的循环软化特征、且直到断裂没有饱和阶段；而在εpl＝1×10(－4)下循环至5000周，应力幅仍没有明显变化，样品表面的光学显微镜及SEM－electronchannelingcontrast（SEM－ECC）技术研究发现：存在着宏观形貌与单晶表面滑移线相类似的‘滑移线’，‘滑移线’在侧面与载荷轴成45°，而在前表面与载荷轴相垂直：微观上‘滑移线’又可分为细而长的‘滑移线’和宽而短的微剪切带，根据晶界协同滑动和晶粒协同变形观点对上述两种形式的形变局部化的形成分别进行了分析     

拉伸变形对Hastelloy C-276合金组织与力学性能的影响

采用金相(OM)、电子背散射衍射(EBSD)以及拉伸实验等技术手段研究了不同变形量条件下Hastelloy C-276合金薄板的组织演化特征和力学性能。结果表明:变形量小于14%时,位错优先在晶界附近塞积,并产生局部应变集中;变形量在14%~30%范围内,孪晶界附近及晶粒内部产生大量位错,位错滑移引起晶粒内部应变集中增强;变形量由0%增加至30%,晶界应变集中程度因子先增大后减小,变形量为14%时晶界应变集中程度因子最大。利用Ludwigson模型回归拟合了不同变形条件下的真应力-真应变曲线,随变形量的增加,材料的加工硬化程度提高,加工硬化速率减小,发生单滑移向多滑移转变的临界应变减小。     

纯铜双晶体拉伸变形的介观力学分析

利用介观力学观察设备对Cu双晶拉伸变形行为进行了研究.结果表明,在双晶体变形过程中,取向不同的晶粒滑移方式和形变量等都不同,软取向的晶粒变形较快、变形量大,并对其它晶粒的变形产生影响.不利取向的晶粒首先在晶界附近出现无滑移区,随外应力增加出现次滑移以协调变形.云图分析表明,变形过程中晶界处有明显的应变集中.在变形过程中产生了亚晶粒.能量分析表明,变形过程中晶粒储能的升高足以引发新晶粒的生成.     

高能量冲击接触载荷下高锰钢组织形态与加工硬化机制

滑移和孪生仍然是高能量冲击接触载荷下高锰钢变形的方式;位错,孪晶,微晶和非晶态组织是高锰钢变形的主要组织形态,位错胞是高锰钢在冲击载荷下特有的亚结构;高密度变形条带相互交叉、阻滞或截割,使奥氏体组织严重细化,变为微晶甚至是纳米晶,同时发生严重的点阵畸变,使晶体的自由能升高,晶体变成非晶态,微晶与非晶态的产生是高能量冲击载荷下,高锰钢加工硬化的一个很重要的机制。     

高能喷丸铝合金表层晶粒细化机制研究

应用TEM分析技术，详细研究了高能喷丸Al-Zn-Mg合金表层的细微结构。研究认为：Al-Zn-Mg合金表层因喷丸应变量的差别而显示出不同的微观特征。在70μm以上深度范围内，细晶粒、亚晶粒内存在大量位错缠结和位错墙；在40μm至70μm深度范围内，晶内除出现位错墙外，还出现了六角形网络位错而形成更细小的亚晶粒；在40μm至表面层中，出现了由小角度晶界的亚晶转向为大角度晶界的纳米晶。     

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…     

EBSD技术在研究高强马氏体不锈钢氢脆机理中的应用

用EBSD技术研究了在恒定应力和长期氢扩散作用下马氏体不锈钢的氢脆断裂机制。结果表明,氢脆在初期阶段萌生沿晶裂纹,晶界开裂有选择性和倾向性,高能量的大角晶界易发生开裂,低能量的CSL晶界抑制氢脆裂纹。沿晶裂纹两侧的塑性应变宽度仅为微米或亚微米量级,宏观下表现出典型的脆性开裂特征。扩展阶段氢脆裂纹沿特定的滑移系和解理面穿晶扩展,穿越不同晶粒时,裂纹随解理或滑移晶面的取向变化而发生弯折。氢脆断裂机制符合结合力降低和氢促进局部塑性变形模型。     

利用SEM-EBSP研究多晶体材料高温蠕变损伤组织的不均匀性

研究了多晶体材料在高温蠕变下的空洞出现位置和损伤特点,认为同一组织下空洞的出现及蠕变损伤的位置与晶粒尺寸有关系,晶粒尺寸小的部位易发生损伤。使用电子背散射衍射技术研究了不同损伤位置附近的亚结构形成情况,结合亚结构、晶界滑移、晶粒尺寸与材料变形协调性等材料变形特点,对蠕变损伤机理进行了探讨。     

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。     

冲击疲劳循环形变阶段的晶界行为

研究了低碳钢在低周冲击疲劳循环变阶段的晶界行为,用扫描电子显微镜对试样表面进行了观察,结果表明晶界表出如下特征,滑移线既可连续地跨越晶界,也可受阻于晶界并形成台阶,晶界发生诸如增粗,消失等现象,伴随着形变过程,出现新的亚晶界,晶界的既阻碍滑移,又激发次滑移系开动,讨论了产生这些现象的可能机制。     

铜双晶体中晶界及组元晶体的疲劳寿命

本文对具有单,双滑移取向组元晶体的近生趣晶界铜双晶体进行拉－拉循环变形,得出铜双晶体中晶界及组元晶体的Ｓ－Ｎ曲线,比较了铜双晶体晶界及组元晶体疲劳寿命的差别,发现在相同的应力幅下晶界的疲劳寿命明显低于组元晶体的疲劳寿命。     

Al双晶体的晶界疲劳效应SCIEI

通过Al双晶体疲劳试验,研究了晶界对循环变形和疲劳裂纹扩展的影响。实验结果表明,晶界疲劳效应集中体现于晶界影响区,表现为不相容塑性应变在该区内产生内应力,并由此可激发次级滑移,甚至产生晶界裂纹;在常幅循环应力下,随超Ⅰ阶段裂纹逐渐接近晶界,裂纹分叉、前沿碎裂,扩展速率降低,直至在晶界影响区中央达到一最小值。本文提出了晶界诱发裂纹顶端屏蔽机制,并以此解释了上述超Ⅰ阶段裂纹对微观组织敏感的扩展行为。     

Fe-C-Mn-Si钢中奥氏体共格孪晶界对贝氏体铁素体变体选择的影响

将C含量(质量分数)分别为0.05%和0.4%的Fe-C-Mn-Si钢进行等温处理得到贝氏体组织,采用EBSD技术对奥氏体共格孪晶界上形成的贝氏体铁素体变体进行分析.结果表明,2种钢中的贝氏体铁素体与母相奥氏体均成近似K-S取向关系.奥氏体孪晶界两侧形成取向相同的变体对.此变体对形成后,孪晶界基本不再显现.晶体学分析表明,共格孪晶界两侧可能出现的变体对最多不超过3组,且这3组变体对的惯习面均与孪晶界平行,因此,贝氏体铁素体变体都将沿孪晶界生长.含C量为0.05%的Fe-C-Mn-Si钢中奥氏体孪晶界上只观察到一组贝氏体铁素体变体对的形成,这是因为C含量较低,贝氏体铁素体生长速度较快,消除了其它变体对的形核机会,先形核的变体对一旦形核就迅速覆盖整个孪晶面.而在含C量为0.4%的Fe C Mn-Si钢中,由于C含量较高,贝氏体铁素体生长速度较慢,3组变体对均有机会形核,因此,在孪晶界上可以观察到这3组变体对同时出现.     

Fe-C-Mn-Si钢中奥氏体共格孪晶界对贝氏体铁素体变体选择的影响

将C含量(质量分数)分别为0.05%和0.4%的Fe-C-Mn-Si钢进行等温处理得到贝氏体组织,采用EBSD技术对奥氏体共格孪晶界上形成的贝氏体铁素体变体进行分析.结果表明,2种钢中的贝氏体铁素体与母相奥氏体均成近似K-S取向关系.奥氏体孪晶界两侧形成取向相同的变体对.此变体对形成后,孪晶界基本不再显现.晶体学分析表明,共格孪晶界两侧可能出现的变体对最多不超过3组,且这3组变体对的惯习面均与孪晶界平行,因此,贝氏体铁素体变体都将沿孪晶界生长.含C量为0.05%的Fe-C-Mn-Si钢中奥氏体孪晶界上只观察到一组贝氏体铁素体变体对的形成,这是因为C含量较低,贝氏体铁素体生长速度较快,消除了其它变体对的形核机会,先形核的变体对一旦形核就迅速覆盖整个孪晶面.而在含C量为0.4%的Fe-C-Mn-Si钢中,由于C含量较高,贝氏体铁素体生长速度较慢,3组变体对均有机会形核,因此,在孪晶界上可以观察到这3组变体对同时出现.     

元素Nb对TiNbV微合金钢CGHAZ组织与冲击韧性影响

利用焊接热模拟研究Nb元素含量对TiNbV微合金钢焊接热影响粗晶区(CGHAZ)组织和性能的影响. 低铌钢和高铌钢在经历焊接热循环后微观组织构成及晶粒尺寸有显著差异. Nb元素含量为0.005%时焊接CGHAZ组织为铁素体和针状铁素体以及珠光体，大角度晶界和小角度晶界的晶粒比例相当，焊接CGHAZ晶粒尺寸粗大不均匀. 随着Nb元素含量的增加，大角度晶界的晶粒数量有所增加，晶粒得到细化. 但是，针状铁素体形成受到抑制，CGHAZ中贝氏体含量增加. 微合金钢中贝氏体的形成对焊接CGHAZ冲击韧性的下降起主导作用，Nb元素的含量控制在合适范围内(~ 0.02%)，才可以保证CGHAZ具有良好的冲击韧性.     

B元素对药芯焊丝焊缝金属针状铁素体形成的影响

利用金相组织观察、冲击试验和热膨胀试验,研究了B元素含量变化对高强钢药芯焊丝焊缝金属中针状铁素体形成的影响,得到了不同试验温度下焊缝金属冲击吸收功. 结合透射电镜分析和分级淬火试验从热力学和动力学的角度对B元素影响机理进行了分析. 结果表明,焊缝金属组织晶界中含有自由状态的B元素具有抑制晶界铁素体形核利于针状铁素体生成的作用;N元素含量增加会降低晶界B元素含量,并提高奥氏体向铁素体转变的温度,减少针状铁素体含量;针状铁素体是在以Ti元素和Mn元素的氧化物为核心,以Cu元素和Mn元素的硫化物为外层,以BN为过渡层的复杂结构上形核并长大的;针状铁素体含量的增加有利于提高焊缝金属冲击吸收功,–60 ℃冲击吸收功最大为70 J.     

低碳钢中晶界铁素体/原奥氏体界面对贝氏体转变的影响

采用电子背散射衍射 (EBSD) 研究了低碳Fe--C--Mn--Si钢中晶界铁素体/原奥氏体界面对贝氏体形核的影响. 通过两阶段等温热 处理, 获得了晶界铁素体和贝氏体的混合组织. 结合金相观察和取向测量, 发现晶界铁素体与贝氏铁素体之间的界面分为两种, 一种界面不清晰, 一种界面清晰. 分析表明, 在晶界铁素体/贝氏体界面不清晰一侧, 晶界铁素体与原奥氏体保持取向关系, 贝氏体在这类界面形 核生长, 且取向与晶界铁素体保持一致; 在晶界铁素体/贝氏体界面清晰一侧, 晶界铁素体与原奥氏体无取向关系, 且贝氏体与晶界铁素体之间取向差较大.     

CYCLIC DEFORMATION OF COARSE GRAINED POLYCRYSTALLINE PURE Ai——Ⅰ.SLIP CHARACTERISTICS

Comparing with ordinary ploycrystalline materials sized to μm grade,the slip morphology ofthe coarse grained polycrystalline pure Al is characterized by:(1)several slip domains occurin a grain,and in same domain,several slip systems operate at same time or one after anotherintensely,a beautiful and neat slip pattern is forming on the specimen surface;(2)for highΣ-value coincident and random grain boundaries,the grain boundary affecting zone(GBAZ),bout 50—120μm wide,is favourable site to form intergranular crack at early fa-tigue life easily,and migration or slide of the boundaries were often observed.While lowΣ-value near-coincident grain boundaries show a higher degree of slip continuity and straincompatibility than high Σ-value ones.Intergranular crack is not easily nucleated at lowΣ-value near-coincident boundaries;and(3)due to suppression of grain boundary slip attriple grain boundary node,the high Σ-value and random grain boundary among the threeboundaries of tricrystal crack easily during cyclic deformation.     

变形温度对含Nb双相钢显微组织的影响

通过单道次压缩及连续冷却实验,研究了变形温度(810-720℃)对具有超细原始奥氏体晶粒的含Nb双相钢显微组织的影响.实验结果表明:实验钢最终组织为铁索体加马氏体的双相组织.压缩过程中,实验钢应力-应变曲线上出现峰值,且峰值应力随变形温度的降低先增大后减小;随着变形温度的降低,铁索体的含量先增大再减小,但增减幅度不大,在最低变形温度(720℃)时,铁素体品粒尺寸降低到2.8 μm,弥散分布于铁素体晶界上的马氏体含量达到22.7%;随着变形温度的增加,铁索体晶粒硬度减小,最低可降至230 GPa;EBSD取向分析显示,随着变形温度的降低,组织中小角度晶界增多.