晶体学织构与晶粒形状对管线钢屈服强度各向异性的影响

通过室温拉伸试验观察了X100管线钢板与轧向夹角分别为0°、30°、45°、60°与90°方向上的屈服强度。利用X射线衍射技术测算的取向分布函数数据及背散射电子技术分析出的晶粒形状参数分别讨论了织构与晶粒几何形状对管线钢屈服强度各向异性的影响规律,建立了综合晶体学取向与晶粒几何形状共同作用的屈服强度理论模型,并比较理论计算值与实测值。结果显示,晶体学织构是造成管线钢横向屈服强度大于其它方向的主要原因,而晶粒形状则造成了管线钢从轧向到横向的屈服强度先减小后增大且在45°方向上最低。     

中间退火对5052铝合金组织与性能的影响

研究了中间退火对5052铝合金板材组织与性能的影响。对合金的拉伸性能及显微硬度进行测试,使用扫描电镜(SEM)对合金的断口形貌进行观察,使用金相显微镜及X射线衍射仪(XRD)对合金的显微组织和宏观织构进行分析。结果表明:经过中间退火的5052铝合金板材的屈服强度比直接轧制的低10 MPa左右,晶粒尺寸大约82%。中间退火试样不同方向的断后伸长率差别不大,而直接轧制试样的轧向较45°和90°方向的断后伸长率小9%,具有明显的各向异性。拉伸变形后中间退火试样晶粒沿最大切应力方向呈明显的流变特征,断口处韧窝发达、分布更均匀。中间退火试样的{100}001 Cube织构和{100}011 H织构等再结晶织构更强,而直接轧制试样的B织构{110}112和Goss织构{110}001等轧制织构更强。经中间退火的板材各向异性得到明显改善。     

异常晶粒长大的Monte Carlo模拟

采用作者提出的Monte Carlo Potts新模型，模拟研究了高纯铝在各向异性晶界能和晶界迁移率条件下晶粒长大的组织、动力学和晶粒尺寸分布特征，揭示初始组织织构强度对异常晶粒长大的影响规律。结果表明：各向异性晶界能和晶界迁移率使晶粒尺寸不均匀、形状不规则，降低了晶粒长大指数，晶粒尺寸分布偏离对数正态分布；异常晶粒长大只出现在中等强度的织构组织中，而不会在太强或太弱织构组织中出现。理论分析认为各向异性晶界能和晶界迁移率是异常晶粒长大的内因，织构是引起异常晶粒长大的外因，其强度决定了异常晶粒长大是否出现。     

β锻造Ti17钛合金的组织和织构及其对室温拉伸性能的影响

利用光学显微镜、XRD和EBSD对β单相区锻造Ti17合金的显微组织和晶体取向进行了表征,分析了二者对Ti17合金室温拉伸性能的影响。结果表明:β锻Ti17合金中的原始β晶粒沿金属流动方向拉长,晶内为网篮状组织;β相呈现100β与压缩方向(锻坯轴向)平行的强丝织构;α相的强织构呈现在晶体c轴与轴向呈45°和90°的区域内;合金轴向拉伸试样的强度和断裂伸长率均低于径向拉伸试样的强度和断裂伸长率;轴向拉伸强度和塑性的降低分别与合金的转变α相织构和原始β晶粒形貌有关;通过细化原始β晶粒尺寸和弱化原始β晶粒的变形织构,可减小合金各向异性。     

激光选区熔化316L奥氏体不锈钢微观组织和冲击韧性的各向异性研究

利用光学显微镜（OM）、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和金属摆锤试验机等观察和分析激光选区熔化316L不锈钢的物相、织构、微观组织及冲击韧性各向异性。结果表明：激光选区熔化成形316L不锈钢的组织和冲击韧性存在着明显的各向异性。垂直和平行于构建方向试样的物相均为γ-Fe相,垂直于构建方向的组织呈“棋盘状”形貌,晶粒大多数为等轴晶且晶粒得到了细化(dmean=9.177μm),尤其熔池搭接区域晶粒更加细小(6μm以下),平行于构建方向上小角度晶界数目较多,而平行于构建方向为“鱼鳞状”形貌,大多数为柱状晶,晶粒直径较大(dmean=21.247μm)。同时垂直于构建方向织构为强纤维织构< 110 >//RD（强度为7.83）和弱板织构{112}<110>,而平行于构建方向为强纤维织构< 110 >//RD（强度为12.23）。在致密度相同条件下,横向、纵向的冲击韧性分别为62.8±3.2,38.6±4.5,横向明显优于纵向且提高了62.69%。此外晶粒大小、大小角度晶界和织构类型对冲击韧性各向异性有着显著影响,垂直于构建方向的晶粒得到了细化,大角度晶界数目多,韧性较好;纤维织构< 110 >//RD对冲击韧性不利,而板织构{112}<110>有利于韧性,垂直于构建方向的{112}<110>织构强度低且存在弱{112}<110>织构,横向韧性较好。     

铝合金微通道扁管EBSD晶粒度和织构分析

采用电子背散射衍射(EBSD)技术,研究经高温大挤压比成形的AA3003铝合金微通道扁管横纵截面的晶粒分布、晶粒度统计和择优取向。结果表明,铝合金扁管的横截面和纵截面晶粒均呈等轴状,椭圆的长短轴比均约1.7左右。横截面平均晶粒尺寸约34.4μm,纵截面的平均晶粒尺寸约41.2μm。扁管沿挤压方向未观察到挤压变形带和焊合线。此外,铝合金微通道扁管织构为弱立方织构(100)[001]混合沿着挤压方向强高斯织构(110)[001]。并且经过高温严重塑性变形铝合金的微通道扁管的组织为再结晶组织,晶粒呈椭球状,顺着挤压方向略有拉伸,并生成典型铝合金再结晶织构。     

超细晶钢微观组织与力学性能的各向异性研究

通过温轧技术,成功制备了平均晶粒尺寸约1μm的超细晶钢。利用扫描电镜、电子背散射衍射和室温拉伸等检测手段,研究了超细晶钢板的微观组织与力学性能的各向异性。结果表明：制备的超细晶钢板不同方向的微观组织和力学性能具有明显的各向异性;纵截面表层和心部的晶粒大多呈现拉长的形态,同时表层的晶粒拟合椭圆长/短轴比相较于心部更小,形状更加接近于圆形,横截面的晶粒拉长状特征相较于纵截面减弱,更接近等轴态,晶粒在三维空间呈细长的扁梭形态;各向强度由高到低依次为轧向、横向、与轧向成45°方向;长梭形晶粒组成的微观组织形态和织构是导致超细晶钢板力学性能各向异性明显的主要原因。     

退火对SP-700合金板材组织、织构和力学性能各向异性的影响

通过光学显微镜(OM)、电子背散衍射(EBSD)及单向拉伸测试等方法,研究了退火温度对SP-700合金板材微观组织、织构和力学性能各向异性的影响。结果表明：随退火温度的升高,SP-700合金板材的晶粒等轴化程度提高;当退火温度为780℃时,退火织构类型基本不变;当退火温度为860℃时,初生α相向次生α相的转变形成了新的织构;经900℃退火后,组织类型转变为网篮组织,织构类型为棱锥织构和R型织构。α相的棱锥织构取向是造成原始板材力学性能各向异性的原因;晶内亚结构在变形初期对滑移系的阻碍作用影响了板材在不同方向上的室温强度;随退火温度的升高,晶内亚结构的消除和新的织构取向的产生导致力学性能各向异性增强。此外,晶粒形貌和相含量的差异也会导致各向异性的变化。原始板材的断裂机制均为韧性断裂,且不同方向的断口特征略有不同。     

预拉伸5%处理对2219铝合金板材织构的影响

对2219铝合金板材进行预拉伸,预拉伸量为5%,将未预拉伸和预拉伸量为5%的板材在535℃保温30～35 min固溶,水冷,然后利用电子背散射衍射技术(EBSD)研究了预拉伸处理对板材晶粒尺寸和织构的影响。结果表明:经过5%预拉伸,材料晶粒发生了明显长大现象,晶粒由原来的57μm长大到462μm。材料织构也发生了明显变化,原始板材分布有立方(001)[100]、旋转立方(001)[110]以及黄铜(011)[211]织构,但整体强度分布很低;经过5%预拉伸和固溶处理以后,板材的织构发生了明显变化,在板材中只有立方织构(001)[100],同时强度显著增强,立方织构组分含量为13.2%。     

再结晶退火对超纯铁素体不锈钢抗皱性的影响

为研究超纯铁素体不锈钢的再结晶退火对板材抗皱性的影响,采用拉伸试样表面粗糙度测量、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)技术对再结晶程度不同的板材表层和中心层的起皱程度、显微组织和织构进行了检测分析。结果表明,再结晶程度不同的板材具有不同的表面抗皱性;晶粒细小,尺寸均匀度好的再结晶退火组织有利于提高板材的表面抗皱性;退火钢板中心层再结晶程度较表层深,且起皱严重。分析认为:超纯铁素体不锈钢板材中心层再结晶形成的强点突出的γ纤维织构以及大范围的γ纤维取向团簇是造成板材表面起皱的重要原因;表层由于再结晶程度较弱,形成的γ纤维织构在γ取向线上分布均匀、无明显织构强点,显微组织也较为精细,因此对板材的起皱形貌具有缓解和覆盖的作用。     

组织和织构对X80管线钢力学性能各向异性的影响

检测了X80管线钢不同轧制方向的力学性能，并分析不同位置的显微组织形貌和织构信息，讨论了显微组织和织构对管线钢力学性能各向异性的影响。X80管线钢板表面和中心面的织构有所不同，对力学性能各向异性影响较大的{001}<110>和{112}<110>织构占据主要地位：与轧制方向成0°方向的强度均高于45°和90°的，0°与45°方向的冲击性能接近，且均大于90°方向的。     

不同成分X80管线钢焊接接头组织性能研究

利用多丝埋弧焊设备模拟制管过程的焊接工艺进行了不同成分X80管线钢双丝埋弧焊焊接试验,通过拉伸、冲击试验检测了接头的力学性能,通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及电子背散射衍射(EBSD)分析了不同成分X80管线钢焊接接头的显微组织、马/奥组元(M/A)分布及形态。结果表明:随着合金含量降低,经济型X80管线钢接头的冲击韧性离散度增大。热影响区晶粒尺寸离散度增加,晶粒取向单一,大角度晶界(15°)密度显著降低是经济型X80管线钢焊接热影响区冲击韧性离散性增加主要原因。     

CR340轧制差厚钢板微观结构对拉深成形性能的影响

应用电子背散射衍射(EBSD)技术对CR340钢轧制差厚板各厚度区晶粒尺寸、取向差分布和织构状态进行了检测,并进行了轧制差厚板的拉深试验,研究了差厚板微观结构对其拉深成形性能的影响。结果表明,差厚板薄区、过渡区和厚区的晶粒平均尺寸依次递减,而过渡区的晶粒尺寸最不均匀,织构均匀性最差;差厚板厚区晶粒细小,组织均匀性好,拉深时变形偏向厚区;{111}uvw和{876}uvw是提高冲压性能的有利织构,厚区各织构强度比更为合理,因而各向异性Δr绝对值更小,拥有比薄区较低的制耳率。     

TC18钛合金锻棒的纵向和横向力学性能研究

采用横向和纵向试样测定了直径为170 mm的TC18钛合金锻棒的力学性能,以研究该棒材不同方向的力学性能是否有差异。锻造状态的TC18合金棒材晶粒尺寸为200~500 um,沿纵向拉长。晶界上存在不连续的仅相,β基体中分布着大量棒状或球状次生α相。相比于纵向,锻棒的横向拉伸强度略高,断面收缩率和冲击韧度偏低,存在各向异性。锻棒的冲击韧度的高低主要取决于裂纹扩展面的几何因素,与材料的本征塑性和织构关系不大,受晶粒形貌的影响。锻棒的横向断面缩率低也与其晶粒形貌有关。     

7050铝合金厚板织构、拉伸性能及断裂韧性的不均匀性

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、常温拉伸和紧凑拉伸实验,对120mm厚的7050铝合金板材的织构分布、拉伸性能及断裂韧性进行分析。结果表明:沿板材厚度方向,合金的组织、织构、强度及断裂韧性呈不均匀分布;在同一厚度处,合金的强度和断裂韧性具有明显的各向异性;由板材表层到中心,粗大第二相及再结晶晶粒尺寸逐渐增大;板材表层的织构主要由剪切织构{111}110和立方织构Cube{001}100组成,中心主要由β取向轧制织构和少量立方织构组成,1/4厚度处是过渡层;由板材表层到中心,轧向及长横向强度呈不均匀变化,板材中心处强度比表层的小;板材同一厚度处,强度和断裂韧性具有明显的各向异性,轧向强度大于长横向和短横向强度,L-T取向的断裂韧性大于T-L取向和S-L取向的断裂韧性;L-T取向的断裂方式主要是穿晶断裂,S-L取向的断裂方式以沿晶断裂为主,T-L取向是混合型断裂,其穿晶断裂比例比L-T取向的穿晶断裂比例小,沿晶断裂比例比S-L取向的沿晶断裂比例小。     

L485M管线钢的拉伸性能各向异性

利用Z1200材料拉伸试验机检验了L485M管线钢热轧板卷纵向、30°、45°、横向4个不同方向的屈服强度和抗拉强度,然后利用X′ Pert Pro MRD X光衍射仪对板卷厚度不同位置、不同方向的织构进行了检测和分析。结果表明:L485M钢强度指标各向异性明显,横向＞纵向＞45°＞30°,且横向强度明显高于其他3个方向。L485M钢织构检验结果与拉伸性能表现出明显的一致性,纵向、30°、45°主要织构基本为{112}<111>、{001}<110>,理论上横向与纵向晶面一致,晶向相差90°,即横向织构主要为{112}<110>、{001}<112>,因此其性能与其他方向差别明显。     

织构对铝-镁-钪合金板材平面各向异性的影响

采用室温拉伸、X-射线衍射技术(XRD)等方法研究了不同取向条件下铝-镁-钪合金冷轧-退火态板材的织构类型以及拉伸力学性能的各向异性.通过Schmid因子及其倒数的加权计算,初步探讨了织构对合金板材力学性能各向异性的影响.结果表明,经350℃×1h退火后,铝-镁-钪合金板材的织构组分主要为S织构{123}<634>和Brass织构{110}<112>等典型的形变织构;合金板材在纵向(0°方向)和横向(90°方向)的屈服强度较高,在45°拉伸方向的屈服强度较低,并且表现出反常的各向异性,而伸长率则在45°拉伸方向上最高.经分析可知,织构是影响合金板材平面各向异性的主要因素.     

退火温度对443超纯铁素体不锈钢冷轧板性能的影响

采用电子背散射衍射(EBSD)技术和拉伸试验等研究了退火温度对443超纯铁素体不锈钢冷轧板微观组织、织构和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度从880℃升高到980℃,晶粒尺寸增大,平均晶粒尺寸从32.5μm增大到64.3μm。随着退火温度升高,{111}织构增强,{111}112织构强度由6.6增加到10.3。不同退火温度下试验钢的屈服强度、抗拉强度和硬度变化不显著。经过930℃退火,伸长率和综合力学性能最佳,组织均匀。     

等温半闭式模锻及时效对AZ80-Ag合金组织及力学性能的影响

应用等温半闭式模锻成形了大尺寸AZ80-Ag悬臂梁,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、维氏硬度仪及力学性能试验机,系统研究了悬臂梁底部显微组织、织构及力学性能,并利用时效提高了悬臂梁强度。结果表明:等温模锻后,悬臂梁底部大部分晶粒为动态再结晶晶粒及少量变形晶粒,晶粒内部及晶界分布着一些球状Mg_(17)Al_(12)动态析出相;悬臂梁底部在纵向和横向的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为301、179MPa,9.2%和354、186 MPa,12.3%;时效后,悬臂梁底部纵向和横向的强度均提高,而伸长率均下降。变形态纵向试样的屈服强度比横向的稍低,是基面织构在两个方向偏转程度不一致所致,而时效后强度的提升及伸长率的下降与层片状的Mg_(17)Al_(12)相析出密切相关。     

2297-T87铝合金厚板力学性能的各向异性与厚向不均匀性

通过拉伸试验、金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜分析研究了85 mm厚的2297-T87铝合金厚板力学性能的各向异性与厚度方向的不均匀性。结果表明:在2297-T87合金厚板L方向上力学性能沿厚度层呈不均匀性,从表层到中心强度逐渐提高,而LT方向性能变化不明显;织构沿厚度方向分布不均匀,厚板中心主要是β纤维成分和部分的Goss织构;而表层除了少量变形织构,还存在再结晶织构;T/8厚度为大量的剪切织构;T/4厚度层是一个过渡层,同时存在少量再结晶织构、剪切织构和β纤维。同一厚度层不同方向的力学性能各向异性较为明显,强度和塑性的变化趋势一致:LLTST。这种各向异性与晶粒结构和第二相粒子有关。