退火处理对搅拌摩擦加工LZ91双相镁锂合金微观组织及力学性能的影响

LZ91双相镁锂合金可通过搅拌摩擦加工方式实现组织细化及双相均匀化,搅拌摩擦加工中材料前进侧和后退侧流动性差异使两侧组织特征区别较大,力学性能不稳定。本研究采用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、万能拉伸试验机,研究了退火处理对搅拌摩擦加工LZ91双相镁锂合金搅拌区微观组织及力学性能的影响。结果表明,不同特征的初始变形组织在热处理过程中的组织演变规律不同,双相分布均匀的细晶结构在热处理中稳定长大,前进侧与基体组织突变得到改善,逐渐由弱织构形成c-轴平行于PD方向的基面织构。后退侧团聚成岛状的α细晶在热处理中迅速长大,热稳定性较差。250℃下退火处理30 min后,搅拌摩擦加工LZ91镁锂合金均匀伸长率从5.8%提升至8.8%,拉伸中前进侧收缩率从0.2降低至0.1,应力集中得到有效改善,性能薄弱区域在退火处理前后均为后退侧组织。     

等通道弯角挤压纯钛组织及电化学腐蚀性能研究

在400℃采用BC路径等通道弯角挤压对工业纯钛进行了8道次处理,用透射电镜分析了微观组织,并以林格式人工模拟体液为腐蚀介质,采用电化学阻抗谱对耐蚀性进行了研究。结果表明,8道次后纯钛主要由细小等轴晶粒所构成,平均晶粒尺寸500 nm。不同道次处理后,纯钛腐蚀性能排序为退火粗晶态2道次1道次4道次8道次。8道次后耐蚀性能最优,2道次却弱于1道次。2道次后晶粒细化,但大变形引起织构组分改变使得平行于样品表面的晶面由上一道次(011-0)晶面演变成高指数晶面(112-0),导致耐蚀性能下降,表明纯钛耐腐蚀行为同时受到晶粒尺寸和织构的影响。     

基于TiH_2粉末短流程制备高性能钛的研究

以极细TiH_2粉末为原料,采用压制/真空烧结的方法制备细晶或者超细晶钛,并通过HIP进一步提高钛的致密度以保障力学性能;同时还研究了添加少量Y对钛制品的影响。通过拉伸试验评价了所得钛制品的力学行为,并对显微组织和断口开展了系统分析。研究结果表明,由极细TiH_2粉末分解而来的钛粉具有优秀的烧结性能,在600~900℃发生快速致密化,当烧结温度≥1000℃时制品的相对致密度97%。随着烧结温度的提高,制品的晶粒逐步长大,但是在1150℃下真空烧结2 h后平均晶粒度仍然小于10 mm。拉伸试验结果表明,纯钛制品的抗拉强度在700~1032 MPa之间,而含Y钛制品的抗拉强度750 MPa,且延伸率为8%~10%。TiH_2分解对所获Ti粉起始晶粒度的遗传性影响和钛粉中固溶态H对晶粒合并长大的阻碍作用,是利用极细TiH_2粉末短流程制备细晶或者超细晶钛的机理。     

用强冷摩擦搅拌工艺制备超细晶紫铜板材

提出了一种制备整块、全板厚超细晶板材的强冷摩擦搅拌工艺，利用搅拌头与基材之间摩擦搅拌过程的剧烈塑性变形条件细化金属晶粒，通过搅拌位置的机械移动制备整块的超细晶板材．同时，采用强制冷却方式抑制动态回复和再结晶晶粒的长大，提高晶粒细化效果．建立了该工艺过程中应变速率、应变量及加热功率的数学模型，优化了紫铜板材细晶制备工艺参数，对所制得的细晶材料进行了硬度试验和显徽组织分析．结果表明，增强冷却能减小晶粒尺寸和提高细晶材料的硬度．制备出的超细晶紫铜板材布氏硬度可达HBS100，比退火紫铜的硬度约高一倍．     

135°ECAP+旋锻变形工业纯钛的热稳定性研究

对经过135°ECAP+旋锻变形后的工业纯钛100,150,200,250,300,350,400,450℃和500℃下保温1h退火。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉伸试验机及显微硬度仪等技术研究ECAP+旋锻变形工业纯钛退火后的组织与性能变化。结果表明:在400℃以下退火时,显微组织中位错密度降低,晶界逐渐清晰,变形组织未发生明显变化,材料的抗拉强度和显微硬度略有降低,伸长率增加不明显;在400℃以上退火时,随着退火温度的升高,发生再结晶,晶粒尺寸明显增大,平均晶粒尺寸约为5μm,材料的抗拉强度和显微硬度均出现明显降低,伸长率增加。拉伸断口表明,ECAP+旋锻变形退火后工业纯钛的拉伸断裂均为韧性断裂。随着退火温度的升高,韧窝尺寸变大,韧窝深度变深。     

热变形镁合金退火显微组织的定量研究

对热变形AZ31镁合金的显微组织、晶粒尺寸分布、平均晶粒尺寸、再结晶晶粒数目以及变形织构随退火时间的变化进行了定量分析,研究了不同热变形量AZ31镁合金在503 K的等温退火行为。结果表明:热变形AZ31镁合金的细晶组分随着退火时间的延长不断降低,退火过程按退火温度可分为孕育、再结晶急速长大和晶粒正常长大三个阶段,且各阶段的其长短几乎不受变形程度的影响。变形形成的微观织构在整个退火过程中几乎没有变化,说明热变形镁合金在退火过程中没有新核形成,即为连续静态再结晶。     

考虑摩擦效应的工业纯钛TA2热压缩变形本构方程及热加工图

目的 研究工业纯钛TA2在变形温度为800~950 ℃、应变速率为0.001~1 s^?1、压下量为50%条件下的热压缩变形行为,构建材料高温本构方程及热加工图。方法 利用Gleeble–3500热模拟试验机进行热压缩试验,对实测流变曲线进行摩擦修正,通过线性回归拟合等方法建立本构方程,基于动态材料模型构建工业纯钛TA2热加工图,确定材料最佳热变形区域。结果 工业纯钛TA2热变形激活能Q为473.491 kJ/mol,应力指数n为3.876 6;最佳热变形参数为变形温度850~950 ℃、应变速率0.02~0.35 s^?1。结论 工业纯钛TA2摩擦修正后的流变应力值均低于实测值,流动应力随变形温度的升高和应变速率的减小而降低。所建立的Arrhenius本构模型可较为准确地描述工业纯钛高温流变行为。工业纯钛TA2在中高温中等应变速率条件下加工性能良好,该区域材料发生了动态再结晶组织转变。     

搅拌摩擦加工对AZ31镁合金微观组织及力学性能的影响

采用搅拌摩擦加工技术(Friction stir processing,FSP)对AZ31镁合金板材进行了单道次加工,研究了加工区域微观组织对力学性能的影响。结果表明,相同前进速度下,旋转速度升高,平均晶粒尺寸增大。搅拌摩擦加工后,晶粒尺寸和织构变化显著影响AZ31镁合金的力学性能,平均晶粒尺寸越大,越易发生孪生变形。织构类型主要包括基面织构和纤维织构。基面织构位于软位向时,屈服强度降低,但纤维织构会弱化基面织构对力学性能的影响。     

退火温度对TA2/NiCr爆炸复合棒的影响机理研究

研究了不同热处理温度(510、550、590、630和670℃)×30min,对TA2/NiCr爆炸复合棒形变组织、硬度、成分扩散的影响。结果表明,随退火温度的提高,形变组织逐渐发生回复、再结晶和晶粒长大,硬度逐渐下降。在630℃退火时,覆层形变组织转变为细小的等轴组织,硬度较低,溶化层中晶内偏析基本消除,成分稳定,组织均匀,微裂纹得到愈合,且晶粒尺寸增大较为明显,细晶强化效果减弱,塑韧性将下降;低于630℃退火,覆层组织中仍有大量的形变组织,硬度较高。因而确定630℃为该爆炸复合棒的合适的热处理温度。     

超细晶纯钛疲劳裂纹的扩展行为

对纯钛进行2道次室温等径弯曲通道变形(ECAP)、等径弯曲通道变形加旋锻复合变形(ECAP+RS)并在旋锻后在300℃和400℃退火1 h,制备出4种具有不同组织的超细晶纯钛。对这4种超细晶纯钛进行疲劳裂纹扩展实验并观察分析超细晶纯钛的显微组织和疲劳断口的形貌,研究了裂纹的扩展行为。结果表明：显微组织对超细晶纯钛的疲劳裂纹扩展门槛值和近门槛区有显著的影响;超细晶纯钛的疲劳裂纹扩展门槛值随着塑性变形量的增大而增大,随着旋锻后退火温度的提高而降低;疲劳裂纹扩展速率曲线因超细晶纯钛晶粒尺寸和强度的影响出现转折,转折前ECAP+RS复合变形纯钛的抗疲劳裂纹扩展能力比ECAP变形强,且随着退火温度的提高而降低;转折后4种超细晶纯钛的疲劳裂纹扩展速率相差较小,呈现出相反的结果。疲劳裂纹扩展寿命中转折前近门槛区裂纹扩展寿命占绝大部分,因而转折前的门槛值与近门槛区的扩展速率对抗裂纹扩展能力更为重要。     

脉冲电沉积纳米晶Ni-Co合金镀层热稳定性的研究

采用X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)等方法研究脉冲电沉积法制备的纳米晶Ni-Co合金镀层的组织结构和合金成分.测定不同退火温度下纳米晶Ni-Co合金镀层的显微硬度,并着重研究Ni-23.5%Co(质量分数)合金的热稳定性,结果表明:随着退火温度的升高,纳米晶Ni-Co合金在低温退火后显微硬度有所升高,在250℃时达到最高值,然后随退火温度的继续升高而降低.纳米晶Ni-23.5%Co合金镀层的晶粒尺寸逐渐增大,从原始晶粒尺寸13.5nm长大到300℃时的98.5nm,在升温速率为20K·min-1的DSC曲线中,Ni-23.5%Co合金在约300～350℃一直是低能放热,随后出现明显的放热峰,其峰值温度为372℃,放热焓为14.22J·g-1.通过测定不同升温速率条件下的DSC曲线峰值温度,由Kissinger方程求得纳米晶Ni-23.5%Co合金镀层的晶粒长大激活能为212.SkJ/mol.     

预处理工艺对双辊铸轧3003铝合金再结晶行为的影响

对双辊铸轧3003铝合金板材进行了3种预处理退火,研究不同预处理工艺下的冷轧板材在380～500℃退火时晶粒组织和再结晶织构的变化规律。结果表明:最优化预处理工艺为610℃/12h+460℃/12h,高温阶段第二相尺寸发生粗化,低温阶段基体中Mn的过饱和固溶度显著降低,两者均有利于提高后续退火时的再结晶形核率。500℃退火时,在粗大第二相的附近产生了粒子诱发形核机制,降低了再结晶织构强度;并且退火时几乎不存在析出,析出相对再结晶形核的抑制作用甚微,从而得到了晶粒细小、织构弱的再结晶组织。     

轧制ZK61镁合金板材晶粒长大行为

通过对热轧的ZK61镁合金板材试样分别进行不同温度和不同保温时间的退火实验,利用金相显微镜(OM)观察显微组织,对晶粒尺寸进行分析和处理,并建立数学模型,系统研究了轧制ZK61镁合金的晶粒长大行为。研究结果表明,晶粒尺寸随着退火温度的升高与退火时间的延长而粗化,退火温度对晶粒长大的影响比退火时间的影响明显。对于ZK61镁合金在250~450℃温度区间的晶粒长大过程,其晶粒尺寸与加热时间的关系可用Beck方程D~n-D_0~n=kt描述,其中k=k_0exp[-Q_g/(RT)]。计算可得晶粒长大指数n为3.5,长大激活能Qg为45kJ/mol。     

水下多道次搅拌摩擦加工对纯铜微观组织和力学性能的影响

目的 分别在空气中和水中对铜板进行单道次和多道次搅拌摩擦加工（FSP）,以此探究冷却介质和加工道次对纯铜微观组织和力学性能的影响。方法 选择厚度为3 mm的T2纯铜板分别在空气中进行1～2道次加工,在水下进行1～4道次加工。使用光学显微镜、显微硬度检测、扫描电子显微镜和拉伸试验机对加工后的试样进行微观组织和力学性能检测。结果 与空气中的搅拌摩擦加工相比,水下搅拌摩擦加工试样的表面质量更好;空气中搅拌摩擦加工试样的晶粒尺寸比母材的晶粒尺寸大,水下搅拌摩擦加工（SFSP）可以有效细化晶粒,并且随着加工道次的增加,晶粒尺寸逐渐增大,其中,1道次水下搅拌摩擦加工纯铜的晶粒尺寸最小（3.93μm）。显微硬度检测和拉伸试验结果表明,与空气中搅拌摩擦加工试样相比,水下搅拌摩擦加工试样的屈服强度和硬度更高,但随着加工道次的增加,样品的屈服强度和硬度都会有所降低。结论 水下多道次搅拌摩擦加工可以减小纯铜的晶粒尺寸,提升纯铜的力学性能。     

固溶处理对GH3625合金板材组织及性能的影响

通过OM、SEM、EDS能谱分析和万能拉伸试验机以及洛氏硬度计等手段研究了固溶处理对GH3625合金板材组织和力学性能的影响。结果表明:固溶处理后合金的晶粒基本上呈等轴状态,且内部存在大量退火孪晶;当固溶温度高于1 130℃时,合金中的碳化物几乎完全溶解到基体中;在890~1 190℃固溶时,晶粒尺寸随温度的升高而增加,且晶粒长大激活能Qg为227.18kJ/mol;在不同的固溶温度下,晶粒尺寸与GH3625合金的室温力学性能符合Hall-Petch关系,合金的强化机制主要为细晶强化;随着温度的升高,GH3625合金板材的断裂方式由脆性断裂逐渐演变为明显的韧性断裂。     

超快速退火对Nb+Ti-IF钢组织和织构的影响

研究了超快速退火对一种冷轧变形量为94.2%的Nb+Ti-IF钢的微观组织和织构的影响。结果表明:超快速退火(升温速度为300℃/s)提高了钢的再结晶完成温度,整个再结晶退火可在短至0.41 s内完成。与普通退火(升温速度为20℃/s)后钢的再结晶组织相比,超快速退火处理后晶粒平均尺寸由12.98μm细化到10.12μm,晶粒长大速度由～3μm/s提高到～23μm/s,且再结晶晶粒内存在大量缠结位错。在极短时间内,超快速退火再结晶织构仍以均匀、锋锐的{111}//ND有利深冲性能的γ织构为主,且避免了其它α织构的生成,有利于使退火板具有良好的成形性能。     

67%变形量纯钨轧板在1250 ℃退火过程中的再结晶行为

目的 研究轧制压下量为67％的纯钨板在退火过程中的再结晶行为.方法 对67％变形量纯钨板在1250℃下进行等温退火实验,运用电子背散射衍射技术获得了变形态和退火态的显微组织与织构,量化了其晶粒尺寸、纵横比以及主要纤维织构的体积分数,分析了变形态组织中潜在晶核的信息.在此基础上,对再结晶前后的显微组织和织构进行了对比分析.结果 温轧后纯钨板的组织中包含了潜在的再结晶晶核,W67在1250℃下退火过程中以较快速度发生了不连续静态再结晶.结论 随着退火时间的增加,再结晶晶粒的尺寸逐渐增大,但其纵横比基本保持不变.在再结晶过程中,θ纤维织构和α纤维织构有所增加,而γ纤维织构明显减少.     

0.20mm CGO硅钢高温退火Goss晶粒起源及异常长大行为研究

利用X射线衍射织构分析技术和电子背散射衍射微织构分析技术,对0.20mm CGO硅钢薄板在高温退火缓慢升温过程中表层和次表层的织构演变规律进行了研究。结果表明:0.20mm CGO硅钢在高温退火过程中经历了低温回复、初次再结晶、初次再结晶晶粒长大和二次再结晶形成最终锋锐Goss织构的演变过程。Goss取向晶粒最初起源于变形回复基体中残存于{111}〈112〉形变带上少量的Goss晶粒亚结构,600℃保温2h后,Goss取向晶粒率先从变形基体中转变形核,在随后的升温过程中逐渐发生再结晶,Goss取向晶粒在此过程中并不具有尺寸优势,700℃时初次再结晶完成,基体中以γ纤维织构和{112}〈110〉织构为主;随着退火温度的升高,Goss晶粒的含量和平均晶粒尺寸逐渐增加,在900~1000℃之间,Goss取向晶粒迅速"吞噬"其他取向晶粒形成锋锐的Goss织构,1000℃时已经发生了二次再结晶。     

搅拌摩擦加工工艺及其对性能的影响研究

搅拌摩擦加工是一种全新的固相加工表面改性技术,采用该技术制备晶粒尺寸为纳米级的细晶,其强度和塑性都得到很大提高。介绍了搅拌摩擦加工的基本原理、工艺参数及搅拌区的"洋葱环"现象,详细综述了搅拌摩擦加工工艺以及对材料组织和力学、腐蚀性能的影响规律,并指出了其发展进程中存在的主要问题。针对不同材料确定系列规范和标准化的加工工艺参数,是搅拌摩擦加工技术从实验室走向实际应用的瓶颈。     

低温薄规格取向硅钢初次再结晶组织对二次再结晶行为的影响

取向硅钢成品带材具有锋锐的Goss织构,其前提是需要保证在高温退火过程中能发生完善的二次再结晶,而合适的初次再结晶组织是发生二次再结晶的关键要点之一,探索初次再结晶组织对二次再结晶行为的影响具有重要的研究意义。分析了低温薄规格取向硅钢在不同脱碳退火时间条件下的初次再结晶组织,并研究了初次再结晶组织对二次再结晶行为的影响规律。结果表明:在脱碳退火温度880℃条件下,最佳退火时间约为3 min,此时高温退火可发生完全二次再结晶。延长脱碳退火时间,初次再结晶组织平均晶粒尺寸增大,导致二次再结晶不完善,高温退火后出现"细晶"组织。二次再结晶不稳定很大程度是初次再结晶组织中心层的{100}〈025〉取向晶粒长大所致,最终未发生二次再结晶的"细晶"组织也多为{100}〈025〉取向。