交叉预压缩对轧制态AZ31镁合金拉压不对称性的影响

通过对轧制态AZ31镁合金板材进行多向预压缩,运用塑性变形的方式,产生了{1012}一次拉伸孪晶和{10 1 2}-{10 1 2}二次拉伸孪晶,并结合EBSD表征和XRD分析,对预压缩后材料的拉伸压缩实验的结果表明,预压缩对镁合金拉压不对称性的降低和强度的提高有明显效果。交叉预压缩之后,由于产生了孪生,材料组织晶粒细化,使得材料在再变形时,屈服强度和最大强度均明显增强。产生的拉伸孪晶片层可以有效地改变晶粒的取向,在一定程度上削弱了基面织构,在{1012}一次拉伸孪晶中产生了{1012}-{1012}二次拉伸孪晶,二者结合作用,改善了材料的再变形行为,从而降低了镁合金板材的拉压不对称性。     

准静态压缩纯钛的微观结构和织构演变

对纯钛圆柱样品进行准静态压缩试验,研究纯钛在准静态条件下的微观结构和织构演变及其变形机制。结果发现:准静态压缩纯钛中均形成了{2110}、{1211}和{2211}3种类型形变孪晶,微观结构演变经历了形变孪晶细化晶粒、孪晶达到饱和和晶粒破碎细化阶段。织构演变也经历了初始双峰织构转变为圆环状分布、圆环状分布转变为基面织构和基面织构增强3个阶段。微观结构和织构演变分析表明,准静态压缩纯钛的变形机制是:低应变阶段(ε≤0.3)以形变孪生为主,孪生饱和后(ε0.3)转变为以位错滑移为主,其孪生饱和临界应变为0.3。     

挤压镁合金AZ31的压缩过程中的组织及织构演化

对常规挤压态镁合金AZ31压缩过程的组织及织构演化进行了扫描电镜-电子背散射衍射(SEM-EBSD)原位观察。结果表明材料的初始组织为等轴晶,晶粒的平均尺寸为76微米,晶粒内部未发现形变孪晶。材料的初始织构类型为典型的{11-20}丝织构,即大多数晶粒的<11-20>晶向平行于棒材的挤压方向(ED)。在压缩过程中,多数晶粒内部开始出现拉伸孪晶,随着压缩应变的增加,孪晶片层不断增厚,导致晶内的孪晶合并成大的孪晶并占据晶粒内部的大部分区域进而使孪晶的体积分数不断增加。随着压缩压缩应变的增加初始丝织构不断减弱并有新的基面织构形成。实验表明压缩过程中的{10-12}<10-11>孪生而非滑移是引起压缩过程中织构演化的主要原因。     

工业纯钛板材在冷轧和退火过程中的显微组织与织构演变（英文）

研究了工业纯钛板材在冷轧和退火过程中的显微组织与织构演变。电子背散射衍射结果表明,在冷轧条件下的塑性变形由孪生和滑移共同协调作用。当压下量小于40%时,其主要的塑性变形方式为形变孪生。在轧制过程中,同时产生了{1122}1123压缩孪晶和{1012}1011拉伸孪晶;而且,沿TD方向的织构强度随变形量增加逐渐增强。在退火过程中,随着退火时间的延长,小角度晶界缓慢减少而孪晶片层快速消失,沿TD方向的织构强度逐渐减弱。当退火时间延长至60 min时,压下量20%的样品已经完全再结晶。     

低温轧制纯锆的形变孪晶及织构演变

通过在77K温度下进行不同变形量的低温轧制实验,研究了具有强烈单轴织构的工业纯锆板材在低温轧制变形条件下的孪生行为及变形机理。采用扫描电镜（SEM）和电子背散射衍衬（EBSD）分析和表征了变形材料的微观组织和织构。结果表明,在沿C轴加载的低应变条件下{1022}〈1123〉压缩孪生是主要的变形机制,同时在{1022}〈1123〉压缩孪晶中产生了二次孪晶（{10}-2}〈10T1〉拉伸孪晶）以协调变形。施密特因子计算及孪晶分布的EBSD模拟结果表明,在低温变形条件下的孪生模式的选择是由施密特因子的数值大小决定的。探讨并解释了轧制过程中随着应变量增加由孪生所导致的织构演变。     

孪晶类型对AZ31镁合金静态再结晶的影响

对轧制下压方向平行和垂直晶粒c轴的两类板材进行150℃轧制(5%下压量)后,利用背散射电子衍射分析(EBSD)研究了轧制试样中不同类型的孪晶组织对静态再结晶的晶粒形核、微观组织及织构的演变的影响。结果表明:含有大量{1011-}-{1012-}双孪晶的样品中,二次孪生有效促进再结晶形核,显著细化晶粒。再结晶晶粒取向规律性不强,有效削弱基面织构。而含有大量{1012-}拉伸孪晶的样品,拉伸孪晶不能有效促进再结晶形核。退火过程中基体不断长大,当再结晶驱动力足够大时,基体会吞并周围拉伸孪晶,同时诱发织构改变,基体取向的织构逐渐增强,拉伸孪晶取向的织构逐步减弱。     

AZ31镁合金在以孪生主导的塑性变形中力学行为的模拟（英文）

从实验和黏塑性自洽(VPSC)模拟两个方面定量分析具有织构的AZ31镁合金中孪晶数量及其与应力-应变曲线的关系。沿着两个不同的方向进行压缩以启动{1012}拉伸或者{1011}压缩孪生。{1012}拉伸孪晶在塑性变形的初始阶段形核并且长大到完全吞并母体。当沿着法向压缩时,{1011}孪生和{1011}-{1012}二次孪生在应变量为0.05时开始启动,并且这些孪晶的数量一直增加直到材料断裂,即应变量大于0.15。当沿着横向压缩应变量为0.06时,也会启动{1011}孪生和{1011}-{1012}二次孪生,然后在已经完全发生{1012}孪生的晶粒中大量启动。应用适当的参数,VPSC模型可以准确地判断拉伸孪晶、压缩孪晶和二次孪晶的启动和流动应力以及变形织构。从模拟中可以看出,孪生和滑移具有相同的硬化参数。     

AZ31镁合金再结晶退火的准原位EBSD研究

对AZ31镁合金热挤压板进行室温轧制(形变量为8%)后,利用背散射衍射技术原位(in-situ EBSD)观测了轧制试样中不同类型的孪晶组织在再结晶退火过程中的取向演变。结果表明:退火过程中拉伸孪晶区域形成尺寸相对粗大的再结晶新晶粒,再结晶晶粒取向与拉伸孪晶的取向较为接近;压缩孪晶/双孪晶区域形成了细小的再结晶晶粒,再结晶晶粒偏离基面取向。孪晶再结晶显著影响镁合金在退火过程中的织构演变,轧制样品中,拉伸孪晶再结晶使得基面织构强度增强,压缩孪晶再结晶则可以在一定程度上弱化镁合金的基面织构。     

AZ31镁合金板材双向循环弯曲的孪晶组织及织构

采用等温双向循环弯曲工艺(bidirectional cyclic bending technology,BCBT)改善了AZ31镁合金板材的微观组织、织构和力学性能。循环弯曲变形能够产生压缩变形与拉伸变形的交替变化,使镁合金材料发生压缩变形→孪晶组织形成→发生动态再结晶→孪晶消失→晶粒细化的组织演变过程,形成分布均匀的细小的晶粒组织,改善了镁合金材料性能。AZ31镁合金板材在变形温度为483 K时经过3个道次的等温双向循环弯曲变形后,基面织构得到明显弱化,织构强度由原始9.59降低到变形后3.54,平均晶粒尺寸为12.2μm。在变形温度443 K,经过1个道次变形后,AZ31镁合金板材的抗拉强度为325 MPa,屈服强度为225 MPa。与原始坯料力能参数相比,抗拉强度提高了19%,屈服强度提高了28%。当变形温度483 K循环变形3道次时,材料的伸长率为17.1%,比原始材料提高了42%。     

动态压缩条件下高纯钛微观组织特征

利用光学显微镜(OM)、背散射电子衍射(EBSD)技术及透射电子显微镜(TEM)对高纯钛低-中应变动态压缩变形的微观组织特征进行了研究。结果表明:随着应变量(ε)的增加,晶粒内部通过孪晶与孪晶,孪晶与位错以及位错与位错之间的交互作用逐步细化原始晶粒;变形初期,形变孪生以{1122}孪晶为主,当ε达到0.2后,{1012}孪晶转变为主要形变孪生类型,孪生改变了原始晶粒的取向,进一步促进晶粒内部的位错滑移。高纯钛动态压缩变形经历了由位错滑移到形变孪生,再到位错滑移主导的过程,但位错滑移和孪生始终共同作用协调动态压缩变形。     

动态压缩条件下高纯钛微观组织特征研究

利用光学显微镜(OM)、背散射电子衍射(EBSD)技术及透射电子显微镜(TEM)对高纯钛低-中应变动态压缩变形的微观组织特征进行了研究。结果表明：随着应变量(ε)的增加,晶粒内部通过孪晶与孪晶,孪晶与位错以及位错与位错之间的交互作用逐步细化原始晶粒;变形初期,形变孪生以{11-22}孪晶为主,当ε达到0.2后,{10-12}孪晶转变为主要形变孪生类型,孪生改变了原始晶粒的取向,进一步促进晶粒内部的位错滑移。高纯钛动态压缩变形经历了由位错滑移到形变孪生,再到位错滑移主导的过程,但位错滑移和孪生始终共同作用协调动态压缩变形。     

大晶粒纯锆低温轧制过程中的组织与织构研究（英文）

主要研究大晶粒退火态纯锆在液氮温度下均匀轧制时的形变组织特征及孪生机制。利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍衬(EBSD)、X射线衍射等对不同变形量样品的变形组织和织构进行了研究,重点结合软件对EBSD结果进行组织重构和机理分析。结果表明,液氮温度轧制时大晶粒纯锆中产生的孪晶类型为C1{11 2 2}11 23、T1{10 1 2}10 1 1和T2{11 2 1}11 26孪晶,其中C1{11 2 2}11 23孪晶最容易产生且为主要孪生类型。变形开始时,3种孪晶的数量迅速增多,而小角度晶界含量较少;变形量增大到30%时,小角度晶界含量占优势。变形初始阶段孪生优先于滑移进行,且孪生变形是最主要的变形方式,当变形量为30%时,孪晶协调的位错滑移成为主要的变形方式。变形过程中织构类型未发生变化,保持基面双峰织构(偏离ND方向±30°左右),但强度随着变形量的增大呈减小趋势。     

等通道挤压变形奥氏体不锈钢中孪晶细化机理

采用SEM和TEM分析了等通道挤压奥氏体不锈钢中孪晶的细化过程.结果表明,一道次变形后,原退火孪晶受剪切断裂,并在一些区域形成小的形变孪晶;随着挤压道次增加,孪晶通过孪生和滑移的方式进一步变形,滑移由晶界开始并向晶粒内部扩展,最后将大的孪晶破碎,在孪晶层状结构内部通过孪生方式形成二次孪晶,在随后的变形过程中,逐渐形成微米级孪晶组织.八道次挤压后形成纳米级的晶粒和细小的微孪晶组织.     

AZ31镁合金板材低温双向反复弯曲变形及退火过程的组织演化

对AZ31镁合金热轧板材在423 K进行了双向反复弯曲变形及523 K退火处理,利用OM及SEM/EBSD技术研究了该工艺过程中的组织和织构演化规律.结果表明,孪生为其主要的变形机制,随着变形道次的增加,靠近表面的晶粒中不断地累积孪生变形,并最终被高密度的孪晶分割细化;而中部组织变化不大,仅有少量孪晶产生;样品趋向于形...     

不同轧制工艺参数条件下AZ31镁合金孪晶和织构的演变规律及其对力学性能的影响（英文）

为了考察轧制工艺参数对板材显微组织和力学性能的影响,通过不同温度和轧制变形量的热轧工艺得到具有不同晶粒尺寸、基面织构强度和孪晶类型的AZ31镁合金轧制板材。拉伸孪晶、压缩孪晶和双孪晶的体积分数与AZ31镁合金轧制板材的晶粒尺寸有关。当轧制温度为523 K、轧制变形量为10%时轧制得到的板材,三种类型孪晶的体积分数最高,此时晶粒尺寸最大。在轧制温度分别为523和473 K时,板材发生完全动态再结晶的临界变形量分别为30%和40%。拉伸实验结果表明:随着轧制变形量的增加,在第一阶段,轧制后板材屈服强度的提高主要依赖于晶粒细化强化和织构强化;当晶粒尺寸随变形量的增加不再发生明显的细化时,板材的屈服强度主要受织构弱化的影响。     

不同轧制工艺对纯锡微观组织与性能的影响

本工作系统研究多晶纯锡(99.99%)在不同轧制工艺下的显微组织演变和力学行为,阐明纯锡在不同轧制状态下晶粒细化规律,以期为调控与优化纯锡的强韧化奠定理论基础。研究结果表明,不同轧制工艺对纯锡的微观组织和力学性能影响明显,其中轧制速度是影响纯锡的晶粒细化和力学性能提升的最主要因素,温度、速度和路径通过调控变形过程中的孪晶激发以及孪晶诱导再结晶的进程而实现不同工艺下的晶粒细化。轧制过程晶粒细化机制为：变形初期诱发60°<100>形变孪晶,在后续变形过程中孪晶逐渐演变为再结晶条带状组织,分割细化晶粒,且孪晶和再结晶组织的随机取向弱化原始粗晶产生的集中织构。轧制变形能明显提高纯锡的强度,且单向轧制工艺下的纯锡样品的TD方向的屈服强度和抗拉强度明显高于RD方向。     

Study on Deformation Structure and Texture of Pure Zirconium with Large Grain Size Rolled at Liquid Nitrogen Temperature

主要研究大晶粒退火态纯锆在液氮温度下均匀轧制时的形变组织特征及孪生机制。利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍衬（EBSD）、X射线衍射等对不同变形量样品的变形组织和织构进行了研究,重点结合软件对EBSD结果进行组织重构和机理分析。结果表明,液氮温度轧制时大晶粒纯锆中产生的孪晶类型为C1{112}<11>、T1{102}<10>和T2{111}<11>孪晶,其中C1{112}<11>孪晶最容易产生且为主要孪生类型。变形开始时,3种孪晶的数量迅速增多,而小角度晶界含量较少;变形量增大到30%时,小角度晶界含量占优势。变形初始阶段孪生优先于滑移进行, 且孪生变形是最主要的变形方式,当变形量为30%时,孪晶协调的位错滑移成为主要的变形方式。变形过程中织构类型未发生变化,保持基面双峰织构（偏离ND方向±30°左右）,但强度随着变形量的增大呈减小趋势     

异步叠轧中剪切力对超细孪晶铜制备的影响

采用异步叠轧法辅以热处理制备超细孪晶铜材,研究了异步叠轧对晶粒细化的影响.以及再结晶退火时织构转变的情况.结果表明:异步叠轧过程剪切应力的作用形成了搓轧区,它的形成使变形材料经过该区域发生压缩变形和剪切变形,以及累积叠轧的作用,使晶粒细化到约1μm;由于剪切织构积聚了较强的弹性应力,使得再结晶过程中原子定向生长,总的效果相当于剪切织构{001}<110>旋转54.7°变成了退火织构{111}<211>,也就是孪晶组织.     

复合变形应变状态对AZ31镁合金组织性能的影响

分析了压痕-压平复合变形工艺特点及应力与应变状态。研究了压痕-压平复合变形时应变状态对镁合金材料孪晶组织的影响。结果表明,应变状态是镁合金材料产生孪晶的主要因素。拉伸变形区的组织产生了少量的孪晶,晶粒细化不明显;压缩变形区的组织产生了很多细小的压缩孪晶,晶粒细化明显。压痕-压平复合变形产生了压缩变形→孪晶组织形成→发生动态再结晶→孪晶消失→晶粒细化的组织演变过程,形成分布均匀的细小的晶粒组织,从而使镁合金板料的组织性能得到有效改善。压痕-压平复合变形使镁合金板材的形核率的增加速率大于晶粒长大率的增加速率,发生了完全动态再结晶后,晶粒得到进一步细化。     

应变路径变化对AZ31镁合金力学行为的影响

以挤压态AZ31镁合金棒材为原材料,在室温下沿着∥ED和⊥ED的方向进行预变形实验,模拟二辊皮尔格冷轧过程中减壁段横截面瞬时变形应力状态,接着对预变形试样取样进行二次压缩,利用电子背散射衍射（EBSD）对2次变形之后的微观结构进行表征。研究了应变路径变化情况下组织和织构对力学行为的影响。结果表明,预变形使AZ31镁合金的屈服强度提高,其主要原因是预变形产生的拉伸孪晶导致晶粒细化和位错密度增加。并且孪晶的出现会改变晶粒的取向,基面织构弱化（或孪生织构增强）在改善AZ31镁合金力学性能方面可能起到更重要的作用。∥ED-3%和⊥ED-3%试样的屈服强度分别提高了66.7%和6.6%。