1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带的铸态组织特征研究

通过双辊薄带连铸试验和组织成分分析,对1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带的铸态组织特征进行了研究。结果表明：1Cr18Ni9Ti不锈钢双辊薄带的铸态组织和传统薄板坯没有本质区别,但薄带坯组织较为细密,柱状晶区呈不严格的对称分布;一次枝晶和二次枝晶间距小,并且均随离薄带表面距离的增加而增大;柱状枝晶的生长比较紊乱,没有严格的方向性;在薄带厚度方向上元素铬和镍没有明显的成分偏析。     

微量Zr对Al-12Mg合金组织及力学性能的影响

采用Al- Zr中间合金熔融对Al-12Mg合金组织及力学性能进行了研究,实验结果表明,Zr的加入量为0.2％时效果最优,晶粒分布均匀,铸态组织中的部分树枝晶变为细小的等轴晶,尺寸约40μm;合金的力学性能也有了不同程度的提高,其中抗拉强度提高了19％,延伸率提高了46％.     

微量Zr对Al-12Mg合金组织及力学性能的影响

采用Al- Zr中间合金熔融对Al-12Mg合金组织及力学性能进行了研究,实验结果表明,Zr的加入量为0.2％时效果最优,晶粒分布均匀,铸态组织中的部分树枝晶变为细小的等轴晶,尺寸约40μm;合金的力学性能也有了不同程度的提高,其中抗拉强度提高了19％,延伸率提高了46％.     

大变形异步叠轧制备超细晶铜材叠轧过程组织演变研究

采用大变形异步叠轧的方法制备超细晶铜材,从宏观上研究异步叠轧组织变化过程.分析研究表明：轧制过程原始等轴晶粒在板面方向上被压扁并延展,当变形量大到一定程度,部分压扁的晶粒碎化;原始等轴晶纵向在轧制过程中晶粒由等轴晶逐渐被拉长成纤维组织,随着应变量的增加,纤维组织逐渐变细长,部分纤维组织在进一步叠轧过程中断掉;横向上晶粒也是逐渐压扁拉长,同时晶粒内部以及晶界多处发生滑移（或兼有孪生）.异步叠轧过程中宏观的组织变化过程类似与同步叠轧过程.均匀的轧制组织再结晶退火后可以获得均匀超细晶,通过再结晶处理,可以获得晶粒尺寸在2μm以下的超细晶铜材.     

2种冷速真空吸铸Ti-48Al合金的组织性能研究

利用磁悬浮感应熔炼和真空吸铸技术对Ti-48Al合金进行普通吸铸和快冷吸铸。利用维氏硬度计进行显微硬度测试,采用光学显微镜和扫描电镜进行晶粒尺寸和微观组织观察。结果表明,2种吸铸方式制备的Ti-48Al合金微观组织区别在于晶粒尺寸的大小,快冷吸铸Ti-48Al合金晶粒明显细化,晶粒尺寸为普通吸铸合金的1/10～1/2;相比普通吸铸,快冷吸铸Ti-48Al合金晶粒生长具有更强的择优取向,主要沿(111)‖(0002)α2晶向择优生长;快冷吸铸显微硬度为483.73HV,比普通吸铸Ti-48Al合金(显微硬度为260.49HV)提高了85.7%;而且快冷吸铸Ti-48Al合金由于晶粒细化还显著增强了Ti-48Al合金的室温塑性。     

纳米晶精密电铸层微观结构的测试与研究

采用高速冲液电铸装置、高频脉冲电流等方法，制备出金属镍纳米晶粒电铸沉积层。运用TEM、SEM和XRD等现代分析手段对纳米晶沉积层微观结构进行了分析研究。结果表明，沉积电流密度对细化沉积层晶粒有着重要影响。随着沉积层晶粒细化，横断面上晶粒生长从树枝状晶向细小等轴～柱状晶方式转变，在(200)晶面存在着明显择优生长取向。分析了细化晶粒对沉积层内应力的影响。     

交变磁场对7050铝合金凝固组织的影响

研究了在交变磁场作用下磁场频率变化对7050铝合金小型方坯静态成型铸坯熔体的弯液面、显微组织以及元素分布的影响。结果表明:当磁场频率为777 Hz时弯液面较高;未施加磁场时铸坯的晶粒较粗,存在明显的粗大第二相,而施加磁场后铸坯的组织由细小、均匀的等轴晶构成,第二相基本呈网状分布;施加磁场后合金晶粒明显细化,晶粒尺寸由施加磁场前的171μm减小到121~128μm;施加磁场后,熔体内部金属元素都有部分烧损,当频率为777 Hz时,镁、锌、铜三种元素分布比较均匀。     

马氏体组织Ti-6Al-4V钛合金多向等温锻造组织演变及力学性能强化研究

将铸态Ti-6Al-4V钛合金经过β相区热处理水淬之后获得马氏体组织,经过两步多向等温锻造之后获得了平均晶粒尺寸为1.5 μm的均匀等轴细晶组织,其室温拉伸屈服强度为906 MPa,抗拉强度为954 MPa,伸长率为16.7%,相比铸态Ti-6Al-4V钛合金,其室温力学性能得到了极大提升。研究表明,获得马氏体组织对钛合金晶粒细化有着巨大促进作用。第一步等温锻造之后的钛合金坯料组织并不均匀,存在变形区和“变形死区”,在变形区域内,心部位置应变量最大,组织细化最为明显,从心部到两端应变量逐渐减小,片层组织变形量相应减小;经过90°换向后的第二步等温锻造之后,钛合金坯料组织内的片层组织基本全部细化,形成了均匀的等轴晶组织,从心部到两端,随着应变量的减小,晶粒取向变化相应减小。     

双辊薄带连铸高速钢铸带中碳化物的形成及演变

采用光学显微镜观察了在工业双辊薄带连铸机上制备的M2高速钢铸带中的碳化物,利用二次枝晶间距计算了铸带的凝固速率;并用扫描电镜和透射电镜研究了高温热处理后铸带中亚稳相M2C碳化物的演变情况。结果表明:双辊薄带连铸高速钢工业铸带的凝固速率为1.7×103K.s-1,比实验室铸带的5.4×102K.s-1高一个数量级,远远高于工业铸锭的2×10-1K.s-1;双辊薄带连铸工艺可以细化高速钢铸带中的共晶碳化物,并获得较多的亚稳相M2C碳化物,在高温热处理过程中M2C碳化物与部分奥氏体反应生成稳定相M6C和MC碳化物,使碳化物分布更加均匀弥散。     

挤压轧制薄板过程中AZ31镁合金的组织演变

对挤压轧制薄板过程中AZ31镁合金的显微组织和晶粒取向差的变化进行了试验研究。结果表明:AZ31镁合金铸锭经挤压后,中部和边部晶粒尺寸相差很大,小角度晶界较少,中部和边部的晶粒取向差分布出现较大区别,但没有孪晶出现;经轧制后,出现了孪晶,且随着变形量的增大,孪晶数量增加,小角度晶界增多,中部和边部晶粒尺寸差距逐渐减小;退火后,孪晶等变形组织消失,形成均匀细小的等轴晶,小角度晶界减少,中部和边部晶粒取向差都在30°附近。     

晶粒尺寸对TC4钛合金超塑性行为及变形机理的影响

研究了不同晶粒尺寸(2,8,18μm)T℃4钛合金在温度860～950℃和应变速率5×10-4～5×10-3S-1条件下的超塑性拉伸变形行为及组织演变,分析了晶粒尺寸对该合金超塑性变形行为及变形机理的影响.结果表明:在温度890℃、应变速率5×10-4S-1的变形条件下,细晶(2μm)合金超塑性变形的断后伸长率高达1 300%,而粗晶(18μm)合金的仅为450%;细晶(2～8μm)A金超塑性变形后,平均应变速率敏感指数m值在0.50左右,晶粒保持较好的等轴状,在α/α仅晶界、α晶内均未观察到明显的位错,在α/β晶界附近发现少量的位错;粗晶(18 μm)合金超塑性变形后,m值仅为0.30,晶粒等轴程度下降,在α/α晶界及α晶内均发现大量位错,且在α晶内发现亚晶.     

Sc和Zr对Al-Mg铸造合金组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究Sc、Zr对Al-Mg铸造合金组织和力学性能的影响。结果表明,添加0．2％～0．4％的Sc,会使合金铸态组织中的部分树枝晶变为等轴晶,且Sc含量越高,合金铸态组织越细;随着Sc含量的增加,合金的抗拉强度升高,Sc含量为0．4％的合金抗拉强度提高30％。添加0．1％～0．2％的Zr也会使合金铸态组织中的部分树枝晶变为等轴晶,但是效果不如Sc;随着Zr含量的增加,合金的延伸率升高,Zr含量为0．2％的合金延伸率高达11．9％。     

钇含量对Al-1%Mn变形铝合金显微组织和力学性能的影响

以Al-11%Y中间合金的形式向Al-1%Mn合金基体中添加稀土元素钇,制备了钇质量分数分别为0%,0.07%,0.21%,0.31%,0.38%的Al-1%Mn合金铸锭,然后依次进行固溶、热轧和冷轧处理,研究了稀土钇含量对合金铸态、热轧态和冷轧态显微组织、冷轧态的拉伸性能以及铸态硬度的影响。结果表明:稀土钇是Al-1%Mn合金的一种有效的变质剂,添加一定含量的稀土钇能有效地使粗大的初生α-Al枝晶变成圆整和细小的等轴晶;当钇的质量分数为0.31%时,晶粒的细化效果最好,铸态组织中α-Al晶粒的尺寸从163.5μm减小至38.2μm,冷轧态合金的抗拉强度、伸长率和铸态合金的硬度分别从未添加钇的267.62 MPa,8.2%,36.8HV增至313.13 MPa,14.8%,39.42HV。     

激光熔覆金属层柱状晶/等轴晶转变模型的研究进展

由于激光熔覆金属层的性能在很大程度上是由显微组织决定的,预测和控制显微组织的变化就显得尤为重要,为此需要对熔覆金属层晶粒形态的演变进行研究.重点综述了激光熔覆金属层柱状晶/等轴晶转变的Hunt模型和Gaumann模型,利用这两个模型计算出的临界温度梯度和凝固速度可用来预测晶粒的具体形态,为选择试验参数提供依据;同时简单介绍了国内在柱状晶/等轴晶转变模型方面的研究,最后提出了研究中存在的问题和今后的研究方向.     

晶粒尺寸对304L不锈钢不同温度拉伸性能的影响

通过冷轧+900,700℃退火制备2种不同晶粒尺寸的304L不锈钢,研究了晶粒尺寸对其室温及高温拉伸性能的影响。结果表明：退火处理使冷轧后的拉长晶粒发生再结晶,形成等轴晶,退火温度为900,700℃时,平均晶粒尺寸分别为63,3μm;在25,200℃下拉伸时,晶粒较细小试验钢的屈服强度高于晶粒较粗大试验钢,但断后伸长率低于晶粒较粗大试验钢;当拉伸试验温度升高至800℃时,2种晶粒尺寸试验钢的拉伸断口呈穿晶与沿晶的混合断裂模式,表明晶界未起到明显的强化作用,所以2种晶粒尺寸试验钢在800℃拉伸时的强度和断后伸长率基本相同。     

双辊薄带振动铸轧机理及其仿真实验

针对双辊薄带铸轧过程存在的产品质量问题进行研究,设计制造了一套直径160mm×150mm振动式铸轧机。研究了振动对结晶形核及其铸态组织的影响,对比分析了振动与非振动条件下凝固区铸态组织分布及其生长规律。指出提高振动频率能够有效促进晶粒细化。同时,按工业化实验要求,利用CFD软件建立了熔池的三维流场-温度场耦合有限元仿真模型,仿真结果表明,增大振频和振幅均能强化铸轧熔池场的“搅拌”效果,进而促进晶粒细化、抑制偏析。通过仿真还发现,铸轧过程中,凝固点位置（即Kiss点高度）沿板宽方向分布不均所导致的纵向不均匀延伸,是诱发铸轧斜向裂纹的直接因素,并且Kiss点位置会随振频和振幅的增大而上移。     

超声波探头位置对Al-5.7%Cu铸锭凝固组织的影响

研究了超声波探头位置变化对Al-5.7%Cu合金铸锭凝固组织的影响,考察了探头水平位置变化对等轴晶占有率的影响,探讨了超声波作用下晶粒细化机理。结果表明:当探头浸入深度相同且位于铸型中心线时,得到的细等轴晶区最大,且呈对称分布;当探头的位置贴近铸型壁时,细等轴晶区向探头端面附近集中并缩减,柱状晶区进一步扩大。超声波的细化效果来自于声空化造成微区瞬时过冷,以及动态形核;而声流造成凝固的枝晶破碎,提供结晶核心。     

双辊薄带连铸高速钢铸带中碳化物的形成及演变

采用光学显微镜观察了在工业双辊薄带连铸机上制备的M2高速钢铸带中的碳化物,利用二次枝晶间距计算了铸带的凝固速率;并用扫描电镜和透射电镜研究了高温热处理后铸带中亚稳相M2C碳化物的演变情况。结果表明：双辊薄带连铸高速钢工业铸带的凝固速率为1．7×10^3K·S^-1,比实验室铸带的5．4×10^2K·S^-1高一个数量级,远远高于工业铸锭的2×10^1K·S^-1;双辊薄带连铸工艺可以细化高速钢铸带中的共晶碳化物,并获得较多的亚稳相M2C碳化物,在高温热处理过程中M2C碳化物与部分奥氏体反应生成稳定相M6C和MC碳化物,使碳化物分布更加均匀弥散。     

铸态与轧制态纯铝等径角挤压变形后的组织与性能

对铸态及轧制态的纯铝进行了等径角挤压（ECAP）变形,用透射电镜观察了变形后的显微组织,并对不同道次变形后的材料进行了硬度测定。结果表明：ECAP方法可使纯铝组织获得显著细化,在相同的变形条件下,铸态与轧制态纯铝均获得了等轴细晶组织,且晶粒尺寸相差不大。1道次ECAP变形后材料的硬度明显增大,随后每道次硬度的增大趋势明显变缓。这说明初始状态时ECAP变形后的组织和性能影响不大．     

近α型钛合金航空锻件宏观清晰晶形成机理及预测模型

在双相区锻造成形的某TA15钛合金模锻件表现出局部粗大的清晰晶缺陷.利用金相拼接技术及逐点统计手段对不同晶区的宏微观组织进行分析.研究发现清晰晶区域与模糊晶区域均表现为典型的双态组织.与模糊晶区域对比,清晰晶区域初生等轴α相(αp)含量略低,次生α相片层略厚且存有大量的粗大原始β晶粒,其平均尺寸可达模糊晶区域的3倍以上.对比研究表明,粗大的原始β晶粒是导致清晰晶缺陷最主要因素,依据试验分析结果给出了锻件出现低倍清晰晶的临界条件.采用模锻件同批次原材料通过热压缩试验,获得了该材料在不同变形条件下宏微观组织的变化规律,进而建立TA15钛合金原始β晶粒尺寸的预测模型,实现了低倍粗晶的可视化预测.研究表明动态相变是造成β晶粒粗化的最主要原因,是导致低倍组织出现清晰晶的根本原因.清晰晶对温度、变形量及应变速率均敏感,当其他条件一定时,变形温度越高、变形量越大及应变速率越小,出现清晰晶的倾向均比较越大.