纯铝累积叠轧焊组织与性能演变规律研究

在室温条件下对L2纯铝进行了10个道次的叠轧试验,通过室温拉伸和透射电镜实验,研究材料在叠轧过程中组织的演变和力学性能的变化,结果表明,经过数道次的实验后,材料中产生了晶粒尺寸小于1μm的超细晶粒,第10道次晶粒尺寸可达0.77μm;材料的强度显著提高,但延伸率却急剧下降,第10道次材料抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为190.44MPa、152.27MPa和4.73%。     

添加Al-Ti-B对Mg-15Al-0.8Zn镁合金组织和力学性能的影响

采用添加Al-Ti-B来改善Mg-15Al-0.8Zn镁合金的铸态组织及力学性能。结果表明：添加0.4%Al-Ti-B对Mg-15Al-0.8Zn镁合金铸态组织的细化效果最好,平均晶粒尺寸由原来的200μm减小到80μm左右,且接近平均尺寸的晶粒数目所占比例明显增加;随着晶粒尺寸的减小,合金的抗拉强度和伸长率都明显提高,抗拉强度由原来的130MPa提高到180MPa,伸长率由原来的1.3%提高到3.5%。     

等通道转角挤压对真空吸铸成形纯铝力学性能及微观组织的影响

探究了等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing, ECAP)对真空吸铸成形纯铝的力学性能和微观组织影响，利用显微硬度测试、室温拉伸实验和光学显微镜，研究了真空吸铸成形纯铝经ECAP前后的力学性能和微观组织形貌。结果表明：经过等通道转角挤压后，真空吸铸成形纯铝使变形前的细小晶粒继续被拉长细化，平均晶粒尺寸由31μm细化为24μm,并且晶粒细化更加均匀；真空吸铸成形纯铝的硬度和抗拉强度分别为26.6 HV和72.1 MPa,经ECAP强化后达到了41.6 HV和113.2 MPa,分别提升了56.5%和57.0%,且综合力学性能更优。     

微合金化元素对7005铝合金铸态组织与性能的影响

采用金相显微镜、SEM、EDS等试验方法研究了Al-10Ti中间合金、细晶铝锭、Sc-Zr以及Ti-Sc-Zr等细化方式细化的7005铝合金铸态组织和铸态力学性能.结果表明,由Al-10Ti中间合金细化的合金晶粒最大,平均晶粒直径约为330μm;由细晶铝锭细化的合金晶粒明显变小,平均直径在170μm左右,抗拉强度由Al-10Ti细化时的280MPa提高到了304MPa,伸长率由3.2%提高到4.2%.由Sc-Zr细化的合金的晶粒直径约为50μm,抗拉强度达到了330MPa,但伸长率只有2%;由Ti-Sc-Zr细化的合金的晶粒直径约为35μm,力学性能最好,抗拉强度达到338MPa,伸长率达到4.5%.     

压铸工艺参数对镁合金机械外壳力学性能的影响

采用不同浇注温度和压射比压进行了AZ80-0.5Ce镁合金机械外壳压铸,并进行了力学性能和显微组织的测试与分析。结果表明:当浇注温度从650℃提高到730℃、压射比压从40 MPa增大到70 MPa时,外壳力学性能先提高后下降。(与650℃浇注相比,690℃浇注时外壳的平均晶粒尺寸由14.9μm减小到10.0μm,减小了32.4%;抗拉强度和屈服强度分别由251、216 MPa增大到288、252 MPa,分别增大14.7%、16.7%。与压射比压40 MPa相比,压射比压为60 MPa时的外壳平均晶粒尺寸由13.8μm减小到10.0μm,减小27.5%;抗拉强度和屈服强度分别由253、218 MPa增大到288、252MPa,分别增大13.8%、15.6%)。AZ80-0.5Ce镁合金机械外壳压铸的浇注温度优选为690℃,压射比压优选为60 MPa。     

纯镁大比率挤压棒材的组织与性能及其随后的退火处理(英文)

以纯镁铸锭作为坯料,经过两道次累计大比率挤压制备了棒材,并对最终的棒材进行退火处理。通过光学显微镜(OM)、力学性能测试和扫描电子显微镜(SEM)研究了挤压变形和退火处理对纯镁组织、性能以及断裂行为的影响。结果表明:在挤压变形过程中,由于动态再结晶的作用,材料的晶粒尺寸得到明显细化,从而显著地改善了材料的室温力学性能和断裂方式。经过一次挤压后,粗大的铸态晶粒细化到35μm,屈服、抗拉强度和伸长率分别达到84MPa、189MPa和12%,所得棒材经再次挤压后,屈服强度超过120MPa,但是,由于加工硬化的作用,伸长率有所下降。对最终棒材进行退火处理后,平均晶粒尺寸为9~10μm,屈服强度、抗拉强度分别达到124MPa、199MPa,伸长率为10.7%,材料的组织和性能得到明显改善。     

挤压对Mg-Mn-Zn合金力学性能和腐蚀行为的影响

研究了铸态和挤压态Mg-Mn-Zn合金的微观组织、力学性能和在模拟人体体液中的腐蚀行为。结果表明:铸态Mg-Mn-Zn合金的平均晶粒尺寸为300μm;而挤压后Mg-Mn-Zn合金的平均晶粒尺寸降低为9μm。挤压态与铸态Mg-Mn-Zn合金相比,抗拉强度由174.5MPa提高到280.2MPa,屈服强度由43.6MPa提高到246.5MPa,伸长率达到21.6%。铸态Mg-Mn-Zn合金断口呈脆性断裂,挤压态合金为韧性断裂。挤压态Mg-Mn-Zn合金的耐蚀性能也明显高于铸态Mg-Mn-Zn合金。     

等径角挤压模设计

介绍了等径角挤压工艺原理,进行了等径角挤压时挤压力计算和凸模、相关配套零件及挤压模的设计。利用该模具成功制备出了平均晶粒尺寸为1.5μm的超细晶粒纯铜柱状材料,经实验分析,所获得超细晶粒纯铜的许多力学性能指标均得到了提高,抗拉强度从原来的235MPa提高到420MPa,硬度从114HV提高到184.3HV,延伸率由原来的45%降低到19%。     

正火温度对G115钢组织及室温强度的影响

对G115钢进行1065~1120℃不同温度的正火处理,研究其显微组织和室温拉伸性能。结果表明:正火温度由1065℃升至1075℃时,抗拉强度由802.91 MPa降至741.15 MPa;正火温度由1075℃升至1105℃时,抗拉强度出现一个"平台",约为798.97 MPa;当正火温度由1105℃升至1120℃时,抗拉强度降至745.13 MPa,屈服强度的变化规律与抗拉强度相似;随正火温度由1065℃升至1095℃,G115钢原奥氏体平均晶粒尺寸由38.40μm减小至34.45μm左右,在1075℃至1095℃亦出现个"平台";当温度升至1120℃时,原奥氏体平均晶粒尺寸为67.64μm。不同正火温度试样均发现较多的富W和Fe元素的Laves相。     

卷取温度对高强贝氏体双相钢组织性能的影响

采用UFC-TMCP技术生产了600 MPa级热轧贝氏体双相钢。采用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验等研究了卷取温度对其组织性能的影响。结果表明:当卷取温度由480℃降至400℃时,铁素体平均晶粒尺寸由6.1μm减小到3.8μm,体积分数由75.7%减少到69.2%,组织中贝氏体由粒状向板条状转变,钢的抗拉强度也增加至636 MPa,伸长率较高均在25.0%左右,扩孔率先增加后减小。440℃卷取时钢中铁素体晶粒尺寸为5.2μm,屈服强度为526 MPa,抗拉强度达到628 MPa,伸长率为25.0%,扩孔率高达116%,表现出优良的强塑性匹配和高的延伸凸缘性能。     

累积叠轧焊AZ31镁合金微观组织和织构演变的EBSD研究

对AZ31镁合金热轧板在350℃进行了累积叠轧焊(ARB)变形,采用EBSD技术研究了AZ31镁合金的微观组织和织构演变.结果表明,ARB可以显著细化AZ31镁合金的晶粒组织,经过3道次变形后平均晶粒尺寸为2.18μm,后续的ARB变形使AZ31镁合金的微观组织更均匀,但晶粒不会再显著细化,说明存在临界ARB变形道次,使晶粒细化和晶粒长大之间达到动态平衡.AZ31镁合金在ARB变形过程中的晶粒细化机制为连续动态再结晶,尤其还观察到了旋转动态再结晶.动态再结晶的形变储存能来源于多道次累积的剧烈应变和沿厚度方向分布复杂的剪切变形.ARB变形过程中旋转动态再结晶和剪切变形使新晶粒c轴发生旋转,导致基面织构弱化.     

Enhanced Mechanical Properties of Pure Zirconium via Friction Stir Processing

Friction stir processing (FSP), as a new kind of severe plastic deformation technique, can refine and homogenize the microstructure of metallic material. In this study, the effect of FSP on the microstructure and mechanical properties of pure Zr was investigated using electron backscatter diffraction analysis, microhardness and room-temperature tensile testing. The fine-grained (FG) structure with an average grain size of?~?5.3 μm was obtained in the processed zone, where the average microhardness was?~?198 HV, 1.6 times higher than that of base metal. Furthermore, tensile property of FG pure Zr exhibited obvious anisotropy owing to strong texture. Both grain size and texture had a significant effect on strength and ductility of FG pure Zr. High yield strength (248 MPa) and ultimate tensile strength (483 MPa), as well as good uniform elongation (10%) were achieved, which demonstrated that FSP was an effective method to fabricate bulk FG pure Zr with high strength and good ductility.     

冷却方式对Nb-Ti微合金钢组织和性能及沉淀行为的影响

两阶段控制轧制后,采用不同的冷却路径进行冷却,研究冷却路径对Nb-Ti微合金钢组织和性能及沉淀行为的影响.结果表明,超快冷+空冷冷却路径可获得细晶组织,晶粒平均尺寸约为7.76μm,屈服强度高达425 MPa,抗拉强度高达500 MPa.超快冷+炉冷试样中存在细小的沉淀粒子,沉淀粒子尺寸主要集中在2—7 nm,而超快冷+空冷试样中只存在少量球形沉淀粒子,轧后直接空冷可获得相间沉淀粒子.不同冷却路径获得的热轧板在700℃下退火300 s后,沉淀粒子发生明显的粗化;退火处理后,超快冷+炉冷试样的晶粒平均尺寸减小为6.47μm,相对于退火前,其屈服强度和抗拉强度分别增加50和30 MPa、强度的增加主要源于细晶强化.对于含0.03%Nb(质量分数)的Nb-Ti微合金钢,由于沉淀粒子的体积分数有限,因此细晶强化效果远高于沉淀强化效果,强度的变化与晶粒尺寸的变化具有很好的对应性.另外,加工硬化指数与晶粒尺寸密切相关.随着晶粒平均尺寸的增加使加工硬化指数增加.     

冷却方式对Nb-Ti微合金钢组织和性能及沉淀行为的影响

两阶段控制轧制后,采用不同的冷却路径进行冷却,研究冷却路径对Nb-Ti微合金钢组织和性能及沉淀行为的影响.结果表明,超快冷+空冷冷却路径可获得细晶组织,晶粒平均尺寸约为7.76μm,屈服强度高达425 MPa,抗拉强度高达500 MPa.超快冷+炉冷试样中存在细小的沉淀粒子,沉淀粒子尺寸主要集中在2-7 nm,而超快冷+空冷试样中只存在少量球形沉淀粒子,轧后直接空冷可获得相间沉淀粒子.不同冷却路径获得的热轧板在700℃下退火300 s后,沉淀粒子发生明显的粗化;退火处理后,超快冷+炉冷试样的晶粒平均尺寸减小为6.47μm,相对于退火前,其屈服强度和抗拉强度分别增加50和30 MPa,强度的增加主要源于细晶强化.对于含0.03%Nb(质量分数)的Nb-Ti微合金钢,由于沉淀粒子的体积分数有限,因此细晶强化效果远高于沉淀强化效果,强度的变化与晶粒尺寸的变化具有很好的对应性.另外,加工硬化指数与晶粒尺寸密切相关,随着晶粒平均尺寸的增加使加工硬化指数增加.     

冷轧变形量对7A75铝合金组织性能的影响

研究了冷轧变形对7A75铝合金微观组织和力学性能的影响,并探讨了第二相粒子促进形核的机制。采用光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)观察了微观组织,采用万能拉伸试验机测试了力学性能,采用板材成形试验机测试了杯突值(IE)。结果表明:随冷变形量的增大,7A75铝合金的强度和伸长率均逐渐增大,且屈服强度的升高幅度大于抗拉强度。50%冷变形时屈服强度和抗拉强度分别达到435 MPa和460 MPa,与未经冷变形时相比分别提高了190 MPa和110 MPa,同时伸长率提高到14%。杯突IE值与伸长率的变化规律一致。30%、50%和70%的冷变形下,基体晶粒平均尺寸分别为31.5、13.5和13.0 μm,冷变形量越大,基体晶粒尺寸越细小越均匀。过时效处理后,7A75铝合金中的MgZn₂粒子尺寸大于0.5 μm时,在冷变形后的固溶处理过程中为再结晶提供形核位置;而50~100 nm之间的粒子钉扎在晶界处,有效地抑制了再结晶晶粒的长大。     

铁素体轧制对普通用冷轧钢板组织和性能的影响

采用光学显微镜和扫描电镜对比研究了铁素体区热轧工艺及奥氏体区热轧工艺对普通用冷轧钢板(SPCC)产品热轧组织、冷轧组织及性能的影响。结果表明,与奥氏体区轧制工艺相比,采用铁素体区热轧工艺生产的SPCC热轧板晶粒尺寸会增大约17 μm,{111}面织构数量减少了8.74%,强度略微降低,而{001}<110>织构数量增加了12.40%,强度提高了19.81。此外,采用铁素体区热轧工艺生产的SPCC成品晶粒呈近似等轴状,与奥氏体区热轧工艺相比平均晶粒尺寸增大了4.5 μm。SPCC铁素体区轧制热轧板中更大的晶粒尺寸、更少的{111}面织构及更强的{001}<110>取向织构导致了冷轧成品更低的屈服强度和塑性应变比r值,较奥氏体区热轧工艺而言平均屈服强度降低了19 MPa,平均r值下降了1.1。     

Effect of differential speed rolling on microstructure and mechanical properties of an AZ91 magnesium alloy

Severe deformation by differential speed rolling (DSR) with a high-speed ratio could be successfully imposed on the AZ91 plate to produce thin sheets with submicron grain size and good planar isotropy. The sheets exhibited a good combination of high strength and high ductility, showing yield stresses of 327 MPa and tensile elongations of 9–11%. Comparison with other severe deformation processes indicates that DSR process is advantageous over ECAP process in obtaining higher strength and over ARB process in obtaining higher ductility. Moreover, the current DSR is a continuous process as well as a convenient method of imposing severe deformation on thin Mg sheets.     

喷丸工艺对TC4钛合金梯度纳米晶结构的作用规律

目的通过改变喷丸的压力或时间,在钛合金表面制备出剧烈塑性变形(SPD)层较厚、硬度较高的梯度纳米晶结构。方法改变喷丸压力(0.3~0.6 MPa)或喷丸时间(15~60 min),调控TC4钛合金表面梯度纳米晶结构的变形层厚度和纳米晶晶粒尺寸。利用金相显微镜观察塑性变形层截面的组织形貌,通过X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)确定喷丸表面纳米晶的晶粒尺寸,通过显微硬度计对塑性变形层的截面硬度进行研究。结果一定喷丸压力(0.6MPa)下,SPD层和总变形层厚度分别在喷丸25、30 min时达到饱和值78μm和143μm。一定喷丸时间(25 min)下,SPD层和总变形层的厚度随喷丸压力的增加而增厚,在0.4 MPa时达到饱和,分别为78μm和120μm。当SPD层厚度进入饱和阶段后,表层晶粒大小和硬度强化程度都趋于稳定;在0.6 MPa下,当表面α相细化至稳定阶段时,晶粒尺寸为30~90 nm,表面硬度提高约30%。结论喷丸SPD层及总变形层的厚度随喷丸时间的延长或喷丸压力的增大而增厚,当SPD层厚度趋于饱和后,表面晶粒尺寸和硬度强化程度都已饱和。