块体非晶合金超塑性成形的研究进展

简述了块体非晶合金的研究现状及其超塑性成形技术,重点介绍了温度及应变速率对非晶合金超塑性的影响、块体非晶合金过冷液相区本构模型研究概况以及超塑性成形的应用,提出了块体非晶合金超塑性研究中仍需解决的问题。     

块体非晶复合材料超塑性成形研究现状

块体非晶复合材料克服了非晶合金的室温脆性，保留了非晶合金的高强度优势，是一种具备优异力学性能的结构材料。研究其在过冷液相区的超塑性变形行为能够指导理论模型的建立、发展和完善，也能加快推动材料的工程实际应用。简述了块体非晶合金及其复合材料超塑性成形的研究现状，并重点总结了近年来非晶复合材料在过冷液相区的超塑性流变行为、超塑性变形时的显微结构演变及力学性能的变化。提出了目前超塑性成形非晶复合材料方面亟待解决的技术难题。     

Nb对Zr基块体非晶合金热稳定性、非晶形成能力及机械性能的影响

利用水冷铜模铸造法成功制备了(Zr70Ni10Cu20)90-xNbxAl10(x=0,2,5,7)块体非晶合金,采用XRD,DSC和DTA研究了Nb对该合金体系热稳定性和非晶合金形成能力(GFA)的影响．结果表明,适量Nb的添加可有效提高该合金的GFA和热稳定性．当Nb含量为x=2时,合金具有最宽的过冷液态区(△Tx=119K)和最大的非晶形成能力(参数γ=Tx／(Tg T1)=0．435),Nb的适量添加也有利于提高块体非晶合金的强度和塑性应变,其中x=2的块体非晶的抗压强度和断裂应变量分别达到1783MPa和11．1％。     

Co对Ti-Zr-Be-Cu块体非晶形成能力及热稳定性的影响

采用铜型铸造法制备直径为12mm的Ti35Zr30Be27.5-xCu7.5Cox(x=3.5,7.5,11.5)系列块体非晶合金。采用X射线分析(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)研究了Co元素含量变化对Ti-Zr基合金的非晶形成能力、结构变化以及热稳定性的影响。结果表明,随着Co元素替代部分Be元素(x=3.5,7.5),合金的非晶形成能力由5mm显著提高到12mm,进一步增加Co元素含量(x=11.5)时,非晶形成能力迅速降低,其形成能力不足5mm;但随着Co含量的变化,Ti35Zr30Be27.5-x Cu7.5Cox(x=3.5,7.5,11.5)系列块体非晶合金的玻璃转变温度Tg、晶化温度Tx分别从x=0时的636K和718K降低到x=11.5时的612K和647K。讨论了Co元素的添加对Ti35Zr30Be27.5-xCu7.5Cox(x=3.5,7.5,11.5)合金结构变化的影响。     

浇注温度对锆基块体合金非晶形成能力和力学性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法以不同的浇注温度制备出四个一组直径3 mm的Zr55Al1ONi5Cu30合金试样,研究了浇注温度对锆基块体合金非晶形成能力、力学性能和组织的影响.研究结果表明,提高浇注温度可以增加锆基块体合金非晶形成能力和热稳定性;当铸造电压从7 kV提高至10 kV时,过冷液相区△Tx和参数γ分别从73 K增至89K,从0.413增至0.417;同时在一定温度范围内提高浇注温度可以提高错基块体非晶合金的压缩断裂强度和轻微的降低塑性.当铸造电压升高至10 kV时,不但可以提高Zr55Al10Ni5Cu30合金试样的压缩断裂强度,同时提高其塑性,并对此原因进行了分析.     

块体非晶合金精密模锻成形流动行为

利用块体非晶合金在过冷液相区所表现出的超塑性特性,开发超塑性精密成形技术是解决其成形加工困难,拓宽其应用领域的关键。文章采用三维有限元数值模拟及物理模拟的方法,研究了不对称精密棘轮超塑性成形过程中材料的流动行为。研究结果表明,棘轮模腔结构的不对称性对材料的流动行为影响显著;在材料向齿形的充填过程中存在流动死区,死区的位置处于齿形分布较稀疏的部位;齿形尖角是成形的最后充填部位,在终成形阶段采用较小的压下速度或较长的保压时间,有利于齿形尖角的完全充满。在数值模拟与物理模拟的基础上,进行了Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5块体非晶合金超塑性模锻成形实验,获得了形状完整、轮廓清晰的块体非晶合金不对称精密棘轮。     

含Zr多晶Ni3Al合金在不同热处理温度下的组织与性能

研究了冷轧多晶Ni3Al-(0．2％，0．6％，1．0％，1．5％)Zr(原子分数)合金在不同热处理温度(800-1100℃)下的显微组织和力学性能，结果表明，适当的热处理温度，可使无硼Ni3Al-Zr多晶合金获得优良的室温拉伸强度和塑性，随着热处理温度的升高，不同Zr含量Ni3Al合金的再结晶体积分数增加，再结晶晶粒尺寸增大，室温拉伸强度下降．随着合金中Zr含量的增加，再结晶温度降低，再结晶晶粒尺寸减小．不同Zr含量Ni3Al合金的拉伸塑性明显依赖于热处理温度，对于低Zr(0．2％)合金，在1000℃热处理后，拉伸塑性最佳；对于中Zr(0．6％)合金，在850℃热处理后，拉伸塑性达到最大值；对于高Zr(≥1．0％)合金，拉伸塑性峰值出现在900℃热处理下，当热处理温度超过900℃，拉伸塑性显著降低。     

Fe78-2xCrxMoxSn2P10Si4B4C2(x＝2,4)块体非晶合金的制备和性能

本文用铜模上吸铸法制备Fe78-2xCrxMoxSn2P10Si4B4C2(x=2，4，原子百分比)块体非晶合金系列，制备出直径达2．5mm的Fe74Cr2Mo2Sn2P10Si4B4C2非晶合金棒材和直径达2mm的Fe74Cr2Mo2Sn2P10Si4B4C2非晶合金棒材。发现Fe74Cr2Mo2Sn2P10Si4B4C2具有32K的超冷液相区和高达0．61的约化玻璃转变温度，具有很强的玻璃形成能力。当x=2和x=4时非晶合金的居里温度分别为538K和455K，饱和磁感应强度分别为1．06T和0．71T。     

Nb对Fe-Co基合金非晶形成能力及磁性能的影响

利用铜模吸铸法制备(Fe0.5Co0.5)71-xNbxZr3Nd4B22(x=0~10)系块体合金,研究合金元素Nb的添加对该体系合金非晶形成能力(GFA)和磁性能的影响。结果表明,适当Nb的添加能有效提高合金的非晶形成能力。当Nb含量为5at%时,可获得具有完全非晶结构的块体非晶合金,该合金呈现典型的软磁性能,饱和磁化强度(Ms)为79 Am2/kg;合金的晶化温度(Tx)为957 K,晶化激活能E为538.30 kJ/mol。     

Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金的制备

采用差压铸造法成功制备了圆棒状与板片状的Cu417Ti34Zr11Ni8块体非晶合金，研究了合金的热稳定性。在试验条件下，Cu47Ti34Zr11Ni8块体非晶合金棒状试样的最大直径可达3mm，板片状试样的最大厚度可达1mm。该成分块体非晶合金具有良好的热稳定性，其玻璃转变温度Tg=672K，晶化温度Txl=735K，过冷液相区△Tx=63K，约化玻璃温度Trg=0．575。     

热轧MB8镁合金的超塑性

对热轧MB8(Mg-1.5Mn-0.3Ce)镁合金板材的超塑性进行了研究。高温拉伸实验结果表明,合金在573～723 K及2×10-2～4×10-4s-1应变速率范围内具有良好的超塑性,在673 K及4×10-4s-1条件下得到最大断裂伸长率为441.6%;在723 K时最高应变速率敏感系数m为0.42,此时流变应力仅为6.3 MPa。此外,采用SEM对拉伸试样断口形貌进行了观察,并通过断裂区域显微组织的观察分析了Mg-1.5Mn-0.3Ce镁合金超塑性变形的机制。     

SUPERPLASTICITY OF A WATER-QUENCHED AND TEMPERED 40Cr STEEL

1.IntroductionSuperplasticity possesses many good characteristics such as high elongation, low flow stress and high atom diffusion ability, which make it show good application in metal forming and diffusion bonding of complex shape structure. Up to now, the superplasticity of steel has been more investigated, however the pretreatment in order to obtain fine grain and then superplasticity was often carried out by circular quenchingof typically 3 times and subsequent high-temperature tempering, …     

5A90铝锂合金电子束焊焊板超塑性变形力学行为

通过高温拉伸试验研究了5A90铝锂合金电子束焊焊板超塑性变形行为. 结果表明,5A90铝锂合金电子束焊焊板具有良好的超塑性变形能力,焊板的峰值流变应力随温度升高及初始应变速率的减小而减小,应变速率小于1×10-2/s时,焊板峰值流变应力小于32 MPa;焊板的断后伸长率随温度的升高和初始应变速率的增大而先增大再减小,在450℃,5×10-3/s断后伸长率达到最大为171.1%. 提出变形比例系数K（接头与母材断后伸长率的比值）,评价焊板中接头的超塑性变形协调能力,在各变形条件下K值均达到70%以上.     

LZ91镁锂合金板材的超塑性气胀成形研究

本文利用热拉伸实验、气胀成形实验、金相分析和扫描电镜观察,研究LZ91镁锂合金板材的超塑性、气胀成形性能及其组织结构。结果表明:在热拉伸变形温度为573 K、应变速率为0.001 s-1时,其伸长率可达343.7 %,应变速率敏感指数为0.697,轧制态的LZ91合金板材表现出优良的超塑性;在胀形温度573 K,胀形气压0.06 MPa条件下,板材成形高度为51.14 mm,高径比达1.279,说明该镁锂合金板材具有良好的超塑性成形潜力;在热拉伸变形和超塑性气胀成形过程中,均有动态再结晶现象产生,可有效提高该合金的塑性成形能力;在拉伸断口和胀形件破裂处断口均存在典型的超塑性空洞形貌特征,说明两者的主要变形机制均为晶界滑移,且合金超塑性失效的主要原因是空洞的长大和连接。     

EFFECT OF HYDROGEN ON HIGH TEMPERATURE PLASTICITY OF Ti-6Al-4V ALLOY

The effects of various hydrogen contents on the flow stress(σ),strain rate sensitivity expo-nent(m)and the tensile elongation(δ)of Ti-6Al-4V alloy were studied.Themicrostructure of the alloy was also investigated.The results indicate that,a suitable amountof hydrogen in the alloy can reduce the flow stress in the temperature range 800—860℃.Consequently,the superplastic temperature can be decreased and the ductility improved.     

Er、Zr微合金化5083铝合金的超塑性

针对5E83合金(Er、Zr微合金化5083合金),采用超塑性拉伸试验、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM),探究了Er、Zr微合金元素、晶粒尺寸、变形温度、应变速率对合金超塑性的影响。通过再结晶退火、空冷和水冷的搅拌摩擦加工(FSP),分别获得了晶粒尺寸为7.4、5.2、3.4μm的完全再结晶组织,作为初始状态进行超塑性拉伸。结果表明,初始晶粒尺寸越细小,超塑性伸长率越高。当晶粒尺寸>5μm时,超塑性变形过程晶粒粗化缓慢,细化初始晶粒可显著提高超塑性;而当晶粒尺寸<5μm时,超塑性变形过程晶粒粗化严重,进一步细化初始晶粒对超塑性的提高有限。不同变形温度、应变速率的超塑性拉伸结果显示在变形温度为450～540℃、应变速率为1.67×10^-4～1.67×10^-1 s^-1,超塑性伸长率随变形温度和应变速率的提高呈现先上升后下降再上升的趋势;变形温度为520℃、应变速率为1.67×10^-3 s^-1条件下,水冷FSP态合金获得最大伸长率330%...     

钛合金激光焊缝的超塑性变形行为及显微组织

通过高温拉伸试验研究Ti-6Al-4V(TC4)合金激光焊缝的纵向超塑性变形行为,采用扫描电镜观察超塑性变形前后焊缝的显微组织.结果表明:TC4钛合金激光焊缝具有良好的超塑性变形能力,在900 ℃、10~(-3) s~(-1)工艺条件下伸长率达到最大值397%;在超塑性变形过程中,原始焊缝的针状马氏体首先转变为片层状的α+β组织,而后片层组织发生再结晶等轴化;随着变形温度升高或应变速率降低,等轴化程度增大.     

Effect of partial melting on superplasticity ofAlNp/6061Al composite

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｅｔａｌｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅａｔｔｒａｃｔｉｖｅｆｏｒｍａｎｙｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｈｅｉｒｍｏｄｕｌｕｓｏｆｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ .Ｆｏｒｍｅｔａｌｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｃｅｒａｍｉｃｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓ ,ｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｅｎｓｉｌｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｃｃｕｒｓａｔｉｎｔｅ…     

Microstructural evolution and plastic flow behavior of As-equal channel angular pressed 5083 Al alloy in low temperature superplasticity regime

In this study, the plastic flow behavior of ultrafine grained 5083 Al alloy fabricated by severe plastic deformation was examined in conjunction with microstructural evolution during deformation in the low temperature superplasticity regime. The present investigation was aimed at providing a better understanding of the nature of the low temperature superplasticity of ultrafine grained metallic materials. For this purpose, an ultrafine grained structure was introduced into the commercial 5083 Al alloy by equal channel angular pressing. A series of tensile tests was performed on the as-equal channel angular pressed samples at the initial strain rates of 10^?5–10^?2 sec^?1 and temperatures of 498–548 K, belonging to the low temperature superplasticity regime. The relationship between the true stress and true strain rate showed a sigmoidal behavior in a double logarithmic plot. The superplastic elongation was obtained within the limited intermediate strain range of 10^?4–10^?3 sec^?1 at 523 and 548 K. The microstructural examination and analysis of plastic flow curves revealed that low temperature superplasticity of the present alloy was attributed to dynamic recrystallization. In addition, necking instability during low temperature superplastic deformation of the alloy was discussed by applying Harts necking instability criterion.     

Superplasticity of a SiC particulate-reinforced 6A02AI matrix composite

The superplastic characteristics of a 15% (volume fraction) SiCp (14 μm)/6A02A1 composite, fabricated by stirring casting and cold-rolling after extrusion with a low extrusion ratio of 10:1 and hot-rolling, were investigated. The composite exhibits a tensile elongation of 250% at an initial strain rate of 8.9 x 10-4 s-l and at 833 K where an appropriate amount of liquid phase is presented in the composite. The superplastic deformation is uniform and the strain hardening exponent 2is as high as 1.6. The fracture surface is intergranual and the superplastic deformation mechanism of the composite is considered to be grain boundary (interface) sliding accommodated by an appropriate amount of liquid phase.