表面强化对工业纯钛显微组织的影响

工业纯钛经喷丸,滚压强化后,疲劳强度得到不同程度的提高,逐层TEM亚结构对比分析结果表明,工业纯钛疲劳强度的提高和强化层组织中孪晶的形成有关,工业纯钛疲劳前后组织中主要是位错数量的变化,而强化试样疲劳前后组织的结构既有位错,孪晶数量的变化,又有孪晶－晶界,孪晶－孪晶之间的交互作用,喷丸较滚压强化效果显著的部分原因是表层形成了准孪晶栅栏。     

室温等径弯曲通道变形工业纯钛的组织及性能研究

采用两通道夹角Φ=120°,外圆角Ψ=20°的模具,在室温下成功实现了工业纯钛单道次等径弯曲通道变形（ECAP）,并对变形试样进行（200～500）℃×0.5h退火,研究了试样显微组织和力学性能。结果表明,工业纯钛经单道次ECAP变形后,组织内存在大量的形变孪晶;晶粒碎化成板带状组织;屈服强度和显微硬度显著提高,并保持了足够的塑性;退火温度低于300℃时,显微硬度下降缓慢;高于300℃时,显微硬度显著下降。     

ECAP对SLM纯钛组织演变和力学性能影响

等通道转角挤压（equal channel angular pressing,ECAP）成功对选择激光熔化（selective laser melting, SLM）制备的纯钛进行了改性处理。采用两通道夹角Φ=120°,ψ=20°的模具,在室温下对SLM制备的纯钛进行单道次变形改性处理,并对其显微组织和力学性能进行了评价。结果表明：SLM+ECAP纯钛试样组织细化,晶粒尺寸由13 μm减小到7 μm,位错密度增加。ECAP变形过程中,孪生和连续动态再结晶同时存在,拉伸与压缩孪晶的出现和位错密度的增加共同促使SLM+ECAP纯钛试样显微硬度增加了13%,屈服强度和极限抗拉强度分别提高了18%和20.4%,而延伸率略有减小。     

ECAP对SLM纯钛组织及其耐腐蚀性能的影响

为了提高纯钛在林格氏模拟体液和模拟口腔唾液环境中的耐腐蚀性能,采用等通道转角挤压（ECAP）技术对激光选区熔化（SLM）技术制备的商业纯钛进行改性处理。通过透射电子显微镜和电子背向散射衍射技术对SLM纯钛和SLM+ECAP纯钛进行组织检测,并在三电极体系下进行耐腐蚀性能的测试。结果表明：SLM+ECAP纯钛比SLM纯钛试样的晶粒尺寸小,晶界多,位错密度增大,极图的择优取向不太明显,但极密度有所增加。在林格氏模拟体液和模拟口腔唾液环境中,SLM+ECAP纯钛比SLM纯钛的自腐蚀电流密度小,极化电阻大,阻抗半径大。采用ZSimpWin软件对交流阻抗谱进行等效电路拟合,拟合结果和实验测量数据较为吻合。SLM+ECAP纯钛的耐腐蚀性能比SLM纯钛好。     

变形方式对工业纯钛室温ECAP组织及性能影响

采用2通道夹角Φ=120°,外圆角ψ=20°的模具,在室温分别采用A方式(相邻道次间试样不旋转)、B方式(相邻道次间,沿试样长度方向旋转90°进入下一道次)及C方式(相邻道次间,沿试样长度方向旋转180°进入下一道次)成功实现工业纯钛2道次等径弯曲通道变形(ECAP),观测分析试样显微组织和力学性能.结果表明:在室温下按不同变形方式进行ECAP变形2道次后,工业纯钛的强化效果基本相同.第1道次所形成的变形组织在第2道次变形时的变形机制及变形组织的演变规律因采取的变形方式而不同,从而使得形成的组织形貌不同,B、C方式皆可形成等轴胞状组织.     

工业纯钛机械孪晶演化及其对纯钛低温力学性能的影响

对工业纯钛(TA2)在液氮介质中机械孪晶随应变量的变化规律以及孪晶对晶粒尺寸的依赖性进行了研究。结果表明:在静拉伸过程中孪晶分数随应变量的增加而增加,孪晶的形成主要在均匀塑性变形阶段,尤其在塑性变形的初期,颈缩后孪晶分数增加缓慢。孪晶形貌的演化规律为:在变形的初始阶段生成孪晶的尺寸比较大,在随后的塑性变形中又发生破碎,最终形成一些孪晶密集的区域。低温下纯钛的塑性变形方式为孪生和滑移共同作用。粗晶粒(55μm)和细晶粒(18μm)的纯钛在室温和低温下的拉伸实验结果表明,晶粒的粗化没有降低纯钛的塑性,低温下粗、细晶粒纯钛的塑性均比室温下的高。这种现象与纯钛低温下活跃的孪生密切相关。     

晶粒尺寸和温度对工业纯钛变形机制的影响（英文）

为了研究晶粒尺寸和加工温度对工业纯钛变形行为的影响，分别在室温和液氮温度下对平均晶粒尺寸为2、9、23和51μm的样品进行单轴拉伸实验，采用背散射电子衍射技术(EBSD)和透射电子显微镜技术(TEM)表征样品的显微组织和织构。结果表明，室温条件下位错滑移是主要的变形机制，而液氮温度下拉伸的样品中有丰富的变形孪晶被激活，其中包括{■}拉伸孪晶、{■}压缩孪晶和{■}-{■}二次孪晶。这揭示液氮温度条件下塑性变形模式从位错滑移到动态孪生的转变，这也是具有较大晶粒尺寸的样品在液氮温度下依然具有优异力学性能的主要原因。另外，还提出了一种改进的Hall-Petch关系式，可用于在液氮温度条件下定量表征平均晶粒尺寸和孪晶对工业纯钛拉伸屈服强度的影响。     

纯钛喷丸强化层中的变形李晶

利用光学显微分析（OM）、扫描电子显微分析（SEM）及透射电子显微分析（TEM）对喷丸强化工业纯钛表层组织特征进行了研究。结果发现：在强化层组织中形成了高密度位错和大量变形孪晶。变形孪晶数量随层深的增加而减小,且其因多晶体晶粒之间的变形协调而通常被限制在一个晶粒内。变形孪晶在晶内的长大过程中,产生的强烈交互作用和在局部地点的断开造成了疲劳裂纹的早期萌生。     

室温ECAP变形工业纯钛的微观组织研究

在室温下采用等径弯曲通道变形技术(ECAP)对工业纯钛进行2道次(φ=90°)和8道次(φ=120°)挤压变形.利用光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)分析变形前及不同道次后工业纯钛的组织形貌特征.结果表明:ECAP变形1道次后,原始晶粒在剪切力的作用下沿变形方向拉长成板条状;随着变形道次增加,晶粒进一步细化,且出现晶粒从大板条向小板条及等轴晶转化的趋势.     

ECAP细晶机制及对纯铝显微组织和力学性能的影响

采用 ECAP 方法和 3 种工艺路径,研究纯铝的显微组织和力学性能的变化。研究发现,对于φ-120°模具来说,在 3 种工艺路径中,路径 A 的晶粒细化效果最明显,其次为路径 Bc,路径 C;6 次 ECAP 后,采用路径 Bc 试样的显微组织由等轴晶组成,而采用路径 A 和路径 C 时试样的显微组织由拉长的纤维状晶粒组成,平均晶粒尺寸均能小于 1 μm。相应地,3种工艺路径提高强度的有效性依次为路径A,路径Bc,路径C,变形过程中σ0.2同晶粒尺寸的关系符合Hall-petch关系。ECAP 过程中纯铝的强化机制主要是细晶强化,并初步探讨了 ECAP 过程中细晶的形成机制。     

工业纯钛在120°模具中的多道次ECAP室温变形组织与性能

在室温,采用通道夹角为120°的变形模具对工业纯钛(Commemial Pure Titanium,CP-Ti)以Bc方式实施四道次ECAP(EqualChannel Angular Pressing)挤压变形,成功获得表面光滑无裂纹的变形试样.文中主要研究了工业纯钛在室温下进行ECAP多道次变形的组织结构演变,并测试了变形试样的力学性能.微观结构显示工业纯钛在室温下进行多道次ECAP变形时,只在前两道次产生了大量的变形孪晶,且随道次增加变形孪晶逐渐消失.最终获得的试样晶粒平均尺寸由最初的约28μm细化到约250 nm,试样断裂强度和显微硬度分别提高到773和2486 MPa,而试样仍保持较好的延伸率(可达16.8%).     

纳米压痕法分析ECAP变形工业纯钛的力学性能

采用等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)技术制备了不同晶粒尺寸的超细晶工业纯钛,通过纳米压痕测试技术对ECAP变形工业纯钛的力学性能进行研究,讨论了加载应变速率和晶粒尺寸对工业纯钛硬度测试结果的影响,进一步分析了ECAP变形工业纯钛的应变硬化能力和残余应力。结果表明:随着加载应变速率的增大和晶粒尺寸的减小,工业纯钛的硬度值增加。硬度-位移曲线表现出具有硬化效应的压痕尺寸效应(Indentation Size Effect,ISE)。纳米压痕形貌表明:ECAP变形工业纯钛的应变硬化能力降低,存在残余压应力。     

钇对AZ91镁合金晶粒大小显微组织及力学性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等分析测试手段,研究了添加Y(0.3%~1.3%,质量分数)对AZ91镁合金晶粒大小、显微组织及力学性能的影响。结果表明,随Y添加量增加合金晶粒尺寸先由0.419mm增大到1.117mm后减小到0.864mm,共晶组织先由网状分布变为离散岛状分布,随后又有聚集为断网状的趋势。当Y添加量为0.7%时,合金共晶组织最细小,晶粒最大,Y与合金中Al反应生成块状新相Al2Y。向AZ91镁合金中添加少量Y后,常温下铸态合金力学性能下降,高温(200℃)下合金力学性能增强。     

纯镁切应力变形后的微观组织演变、力学性能、腐蚀行为

纯镁为密排六方结构,具有较少的独立滑移系导致其塑性较差。研究了纯镁变形后的微观组织演变、力学性能、腐蚀行为。结果表明,纯镁经过等径角挤压（ECAP）变形后晶粒明显细化以及基面织构发生了弱化,导致纯镁的塑性得到了显著地提高。等径角挤压变形后纯镁强度降低主要是因为基面织构弱化影响大于晶粒细化。此外,等径角挤压变形后纯镁自腐蚀电位和腐蚀电流密度明显增加,纯镁的抗腐蚀性能显著提高。纯镁的腐蚀机理可能从局部腐蚀向均匀腐蚀转变,从而减少了样品在标准模拟体液浸泡中的腐蚀脱落,确保了试样的完整性。     

等通道挤压Mg2Si增强ZK60镁合金的显微组织及力学性能

研究等通道挤压(ECAP)对ZK60+2Si镁合金显微组织、室温力学性能和高温抗蠕变性能的影响。结果表明,合金铸态组织主要由-Mg基体、Mg2Si相和MgZn相组成,等通道挤压可显著碎化原粗大汉字状Mg2Si相并使其趋于弥散分布,同时基体组织也得到细化。挤压4道次后,合金的室温抗拉强度由154.8MPa增加到270MPa,伸长率由4.5%增加到17.5%。挤压6道次后,合金的伸长率进一步增加到21%,而抗拉强度却下降至261MPa;合金的高温蠕变寿命由铸态20h延长到203h,稳态蠕变速率下降了约1个数量级,这主要是因为细小颗粒状MgSi相有效阻止了晶界滑移。     

原始粉末粒度组合对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

采用粉末冶金方法制备了Ti(C,N)基金属陶瓷,研究了TiC和TiN在不同粒度组合下,Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和性能。利用SEM、XRD等分析手段对所制备的金属陶瓷进行分析。结果表明,采用微米级TiC和纳米级TiN粒度组合得到的Ti(C,N)基金属陶瓷综合力学性能最好。其抗弯强度达到了1 052.8 MPa,断裂韧性达到了9.3 MPa·m1/2。     

Ti、Zr对纯铝微观组织和力学性能的影响

通过向工业纯铝中单独或复合添加微量Zr、Ti元素,研究了Zr、Ti合金化对纯铝微观组织、力学性能及抗细化衰退性能的影响。结果表明:Zr元素能显著提高纯铝的硬度,对晶粒有一定的细化作用,但其细化效果远不及Ti;Ti元素具有较强的晶粒细化效果,但对合金的硬度影响较Zr元素小;当Zr、Ti复合添加时,Ti能明显改善Zr元素对晶粒的细化能力,使细化后的合金达到强度、硬度和塑性的合理匹配。Zr、Ti复合孕育剂具有良好的抗晶粒细化衰退性能,这很大程度上取决于Al3(Ti,Zr)粒子优异的晶粒细化性能、热稳定性能及抑制晶粒长大性能。