退火温度对高纯Al-1% Si-0.5% Cu合金晶粒、异常长大的影响

介绍了在同一变形条件下,退火温度对高纯Al-1%Si-0.5%Cu(质量分数,下同)合金的再结晶晶粒尺寸的影响。实验证明纯度达到99.999%以上的Al-1%Si-0.5%Cu合金锭坯,经过均匀化处理、多向锻造、中间退火及冷轧、再结晶退火后,在420～450℃时即可形成均匀、细小的等轴晶粒,但当退火温度≥480℃时,局部区域出现晶粒异常长大现象,最大晶粒异常长大温度约为480℃。研究认为退火温度较高时,改变了局部区域第二相的溶解析出行为,造成局部区域第二相减少、粗化,所提供的阻力不足以克服晶界移动的驱动力,则在一些晶界阻力不均匀的地方会发生个别晶粒异常长大。因此在该变形条件下,应控制再结晶退火温度低于480℃,在420～450℃时可得到平均晶粒尺寸近50μm的锭坯。     

大塑性变形过程中单晶和多晶铜的组织演变及变形机理研究

用等通道转角挤压(equal channel angular pressing,ECAP)法对单晶铜和多晶铜进行了多道次的挤压变形,对挤压过程中晶粒细化机理和变形机理进行了分析.结果表明,单晶铜和多晶铜在A路径下变形8道次以后,晶粒平均尺寸达到5 μm以下,但在4道次以后单晶铜沿挤压方向出现织构,多晶铜中出现均匀的等轴晶.TEM分析认为,晶粒位相差随剪切变形量的增加而增大,ECAP加工后材料内部大角度晶界数的增加导致了变形机制的改变,晶界滑移导致了晶粒转动趋势的增加.在多道次挤压后,单晶铜和多晶铜材料的微观结构特征是含有高密度位错的大角度晶界等轴晶组织,以及晶界上的非平衡结构.     

6061变形铝合金退火过程中的晶粒分布研究

通过建立相场模型,结合网格畸变模型,对6061变形铝合金的再结晶过程进行计算机模拟,研究其在不同退火温度下的晶粒长大过程和尺寸分布。结果表明,再结晶形核先在晶界处形成,并以合并和吞噬周围晶粒的方式不断长大向晶粒内部发展。大尺寸晶粒随退火温度的升高而增加,出现晶粒粗化现象。     

Hi-B钢二次再结晶退火过程中未异常长大Goss晶粒晶界特征

采用中断法并结合电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了Hi-B钢二次再结晶退火过程中大量未异常长大Goss取向晶粒的晶界特征。结果表明:未异常长大Goss取向晶粒的晶粒尺寸相较于基体晶粒和相邻晶粒并没有明显的差异性。同时未异常长大Goss取向晶粒与异常长大Goss取向晶粒周围的HE晶界和CSL晶界比例也没有明显的差异。在二次再结晶退火过程中,尺寸优势、HE晶界、CSL晶界和Goss取向偏离度都不能保证Goss取向晶粒发生异常长大。而随着退火温度的升高,Goss取向晶粒有逐渐向标准Goss晶粒取向靠拢的趋势。     

相场方法研究变形镁合金的晶粒分布

结合多态相场(MSPF)模型与晶体畸变模型,获得变形镁合金初始变形晶粒组织以及合金内部的非均匀储存能分布,计算模拟不同退火温度条件下的再结晶形核和晶粒长大的微观演化过程,分析退火温度对再结晶晶粒长大和晶粒尺寸的影响,对比不同时刻的再结晶晶粒分布特征。结果表明:在相同的变形条件下,位错密度高的区域,如晶界附近,储存能较高,再结晶形核最先在高储存能区域出现,并通过合并与吞噬机制长大;而在变形晶粒内部,储存能较低且分布相对均匀,再结晶过程中形核长大较慢。不同退火温度下晶粒尺寸权重概率的分布表明:低温下会出现双峰结构和异常晶粒长大现象;高温下晶粒长大较快,晶粒尺寸分布向大尺寸方向变化且趋于均匀。     

Nb-Ti-Al高温合金的再结晶动力学和晶粒长大行为

研究了Nb-Ti-Al高温合金的静态再结晶行为及晶粒长大行为,并通过实验得出了再结晶动力学和晶粒长大方程.结果表明:冷轧变形后,合金在880～1000℃进行退火处理,可获得均匀、细小的晶粒,再结晶晶粒体积分数与退火时间的关系可用Avrami方程进行描述.随着冷轧变形量的增加,再结晶激活能逐渐减小,其范围为274.05 ～ 198.45 kJ/mol.在850 ～1000℃的温度范围内,研究了加热温度和时间对合金晶粒尺寸变化的影响.     

690合金原始晶粒尺寸对晶界工程处理后晶界网络的影响

利用电子背散射衍射(EBSD)和取向成像显微分析技术(OIM)研究了690合金原始晶粒尺寸对晶界工程(GBE)处理后晶界特征分布(GBCD)的影响.结果表明,原始晶粒尺寸对GBE处理提高低∑CSL晶界比例及控制晶界网络分布有明显的影响.在最终退火工艺相同时,根据不同的原始晶粒尺寸,在GBE处理中需要采用不同的冷变形量,才能够获得最佳的晶界网络分布.可以利用参数晶粒平均应变量来表达原始晶粒尺寸和冷变形量共同影响GBE处理效果的综合作用.     

冷旋U-6.5Nb合金再结晶晶粒长大的实验研究

采用冷旋加工-退火工艺细化U-6.5Nb合金晶粒组织,研究旋压变形率、退火温度及退火时间对再结晶后晶粒组织的影响。结果表明,在研究范围内,旋压变形率对晶粒尺寸没有显著影响,随退火温度的升高和退火时间的延长,晶粒尺寸不断长大。在700, 800和900 ℃保温过程中的晶粒长大指数分别为0.47, 0.31和0.34,晶粒长大激活能为100.4 kJ/mol, 表明U-6.5Nb合金的晶粒长大受Nb原子的扩散控制     

异常晶粒长大的Monte Carlo模拟

采用作者提出的Monte Carlo Potts新模型，模拟研究了高纯铝在各向异性晶界能和晶界迁移率条件下晶粒长大的组织、动力学和晶粒尺寸分布特征，揭示初始组织织构强度对异常晶粒长大的影响规律。结果表明：各向异性晶界能和晶界迁移率使晶粒尺寸不均匀、形状不规则，降低了晶粒长大指数，晶粒尺寸分布偏离对数正态分布；异常晶粒长大只出现在中等强度的织构组织中，而不会在太强或太弱织构组织中出现。理论分析认为各向异性晶界能和晶界迁移率是异常晶粒长大的内因，织构是引起异常晶粒长大的外因，其强度决定了异常晶粒长大是否出现。     

多晶与单晶铜塑性变形行为的相关性

利用TEM分析拉伸变形多晶铜中不同取向晶粒的位错组织, 研究了多晶与单晶形变行为的相关性. 结果发现, 多晶铜中诸晶粒的形变显微组织可分为3种不同类型, 而且组织类型与其相应晶粒的晶体学取向存在密切的相关性; 根据多晶中不同类型组织的体积含量, 结合相应取向单晶的应力应变曲线, 计算出了多晶的应力应变曲线, 其结果与实测曲线相似.     

Grain boundary diffusion and segregation of Ni in Cu

Grain boundary (GB) diffusion of ⁶³Ni in polycrystalline Cu was investigated by the radiotracer technique in an extended temperature interval from 476 to 1156 K. The independent measurements in Harrison’s C and B kinetic regimes resulted in direct data of the GB diffusivity D_gb and of the so-called triple product P = s · δ · D_gb (s and δ are the segregation factor and the diffusional GB width, respectively). Arrhenius-type temperature dependencies for both the D_gb and P values were measured, resulting in the pre-exponential factors $D_{\mathrm{gb}}^0=6.93\times {10}^{-7}$ m² s⁻¹ and P₀ = 1.89 × 10⁻¹⁶ m³ s⁻¹ and the activation enthalpies of 90.4 and 73.8 kJ mol⁻¹, respectively. Although Ni is completely soluble in Cu, it reveals a distinct but still moderate ability to segregate copper GBs with a segregation enthalpy of about −17 kJ mol⁻¹.     

晶粒尺寸与保载载荷对Cu膜纳米压入蠕变性能的影响

利用纳米压入仪对Si片上的多晶Cu膜进行压入蠕变研究．实验结果显示晶粒尺寸大于200nm时，应力指数对晶粒尺寸不敏感．当晶粒尺寸小于200nm时，因压头底部更多的晶粒参与变形，应力指数随晶粒尺寸的降低而增大．认为薄膜材料存在一个对应力指数不敏感的最小If缶界晶粒尺寸ιc，Cu膜的应力指数随保载载荷增大而增大，其主要原因在于高载荷下位错强化机制使蠕变率降低。     

W-30Cu纳米复合粉末液相烧结致密化与晶粒长大机制

采用喷雾干燥-煅烧、还原工艺制备超细W-30Cu复合粉末,将粉末模压成形,在1340～1420℃液相烧结15～120min,研究其致密化行为及晶粒长大机制。结果表明:W-30Cu复合粉末在液相烧结早期发生了显著的致密化,1340℃烧结15 min致密度可达到90%以上;随烧结时间的延长致密度增加,1380℃烧结90 min相对密度达到99.1%。液相烧结过程中,W晶粒不断长大并逐渐球化,且其晶粒大小G与烧结时间t符合G3∝kt关系,服从液相烧结溶解-析出机制。烧结温度对W晶粒长大影响显著,当温度从1340℃上升到1420℃时,其晶粒长大动力学系数从1.61×10-2μm3/min增大到4.65×10-2μm3/min,液相的形成、颗粒重排、溶解-析出及W晶粒长大使细晶W-Cu获得近全致密。     

Grain refinement and tensile strength of carbon nanotube-reinforced Cu matrix nanocomposites processed by high-pressure torsion

In recent years, the processing of metallic materials via severe plastic deformation has been widely applied to manufacture bulk specimens of ultrafine grained/nanocrystalline structures. In this study, bulk nanocomposites of carbon nanotube-reinforced Cu were manufactured by consolidation of mixtures of coarse grained Cu powders and CNTs of two volume fractions (5 vol% and 10 vol%) using high-pressure torsion, a typical SPD method. The effects of CNT reinforcements on the microstructural evolution of the Cu matrix were investigated using electron backscatter diffraction and scanning/transmission electron microscopy; the results showed that the Cu matrix grain size was reduced to ～114 nm, and the CNTs were well dispersed in the matrix. Due to the effect of the UFG Cu and CNTs, the tensile strength (350 MPa) of the nanocomposite was higher than that (190 MPa) of Cu processed by the powder HPT process without CNTs. However, the Cu-CNT 10 vol% indicated a decreased tensile strength due to an increased interface area between the matrix and CNTs at high volume fractions of CNTs.     

晶粒度与介质中Cl~-浓度对铜表面钝化膜的影响

采用电化学方法以及Mott-schottky理论,研究了两种不同晶粒大小的铜在不同Cl-浓度溶液中的钝化膜形成过程和机理,计算了不同Cl-浓度溶液中铜在0.2V、0.4V两种电位下阳极氧化后钝化膜中的载流子密度。结果表明:铜在不同条件下表面氧化膜的Mott-schottky曲线线性斜率为负,呈现P型半导体的性质,膜中的多数载流子为空穴。随着铜晶粒度的增大和阳极钝化电位的升高,铜表面钝化膜中的受主密度NA降低;随着介质溶液中的Cl-浓度的升高,钝化膜中的受主密度NA不断增大。     

多元铜基中温微晶硬钎料的试验研究及回归模型

采用气雾化方法制备了Cu-15.5Sn-5P-4.5Ni-0.4Mn粉末微晶钎料,在685℃/20min条件下炉中真空钎焊T1紫铜板,搭接长度6mm,钎缝宽度0.3mm,研究了钎料熔点、钎焊接头微观组织和力学性能.结果表明:粉末钎料晶粒小于10μm,DTA测得钎料的固相线和液相线分别为576℃和596℃,剪切强度为176.965MPa,断裂机理为准解理断裂.在一定数量的Cu-Sn-P-Ni系合金力学性能、熔点与相应化学成分的试验数据基础上,采用多元线性回归方法对铜基中温钎料的成分进行优化设计,建立了剪切强度、固相-液相线温度与成分之间的回归数学模型,理论计算与实测值的误差均小于5%,证明模型可用.     

Grain structure and microtexture evolution during superplastic forming of a high strength AlZnMgCu alloy

Grain structure and microstructure evolution during superplastic forming were studied on an unrecrystallized sheet of a modified 7050 superplastic alloy. A SEM-based local orientation technique was used to cover a large number of (sub)grain boundaries in combination with other metallographic techniques. The gradual boundary misorientation and microtexture evolution during superplastic forming (SPF) confirmed that a continuous evolutionary process was occurring. There was no evidence of dynamic recrystallization at the stress maximum. The fraction of high angle boundaries increased rapidly once the mean misorientation reached a critical value. These and other results suggest that both grain boundary sliding (GBS) and dislocation slip were operative initially until the stress maximum was approached, beyond which GBS was predominant. The results of quantitative orientation distribution function (ODF) analyses suggest that grain rotation, which resulted in texture randomization, became important from slightly beyond the stress maximum through most of the stress-strain curve.