超细晶材料制备新工艺——等径角挤压

综述了等径角挤压制备超细晶材料领域的最新研究进展,包括等径角挤压的工艺原理、显微组织演化规律、等径角挤压材料微观组织特征和力学性能等.     

用等径角挤压变形法制备纳米晶金属结构材料的组织演变

用实验方法研究了工业纯铁在等径角挤压变形(路径C)过程中晶粒细化过程。实验结果表明，经4道次剪切变形后开始出现纳米级晶粒。晶粒细化过程为：原始粗晶粒→晶粒被剪切变形带分割→位错线分割滑移带→位错线发展为位错墙，把变形带分割成细小的亚晶→亚晶界的位错密度增加→形成大角度晶界的纳米晶粒。测试了不同变形道次下材料的显微硬度值。     

用等径角挤压变形法进行奥氏体不锈钢锭开坯的研究

对铸态奥氏体不锈钢的等径角挤压变形(ECAP)试样进行了高温固溶处理,并与锻造试样 固溶处理后的组织、性能进行了对比,研究表明:室、高温ECAP试样在1150℃固溶处理后均可得到完全再结晶组织;增加ECAP道次对完全再结晶后的晶粒尺寸影响不大,但略微增加晶粒尺寸的均匀性;铸态奥氏体不锈钢采用ECAP 固溶处理新工艺后,可以获得与锻造 固溶处理工艺类似的组织、力学性能,有可能实现铸锭的开坯.     

铸态304L奥氏体不锈钢等径角挤压变形研究

 研究了铸态304L奥氏体不锈钢在等径角挤压(ECAP)变形过程中显微组织的演变过程。结果表明,经4道次剪切变形后树枝晶破碎、原始粗大晶粒碎化。显微组织的变化过程可归纳为：原始粗晶粒→晶粒被滑移带分割→位错发展形成高密度位错墙,与滑移带共同作用形成胞块结构→应变增加形成层片状界面→形成大角度晶界的细小晶粒。表明铸态304L奥氏体不锈钢经ECAP变形后塑性变形机制主要由滑移完成。     

等径角挤压变形奥氏体不锈钢的组织演变

 用实验方法研究了奥氏体不锈钢在等径角挤压冷变形(路径RC)过程中组织变化。实验结果表明：当剪切方向与孪晶带方向成一定角度时，在剪切力的作用下，孪晶逐渐由大块孪晶→由剪切带分割的孪晶(楼梯状)→小块状→奥氏体亚晶或马氏体晶粒；部分孪晶在剪切力作用下，剪切带可直接碎化成具有大角度位向差的细小晶粒(奥氏体亚晶+马氏体晶粒)，可发生马氏体相变；当剪切方向与孪晶带方向相同时，孪晶带区域也可发生马氏体转变；3道次变形后，具有明显特征的孪晶已很少，此后继续进行剪切变形，孪晶碎化组织(含马氏体)和奥氏体剪切滑移带(含碎化晶粒)的变形以剪切滑移方式进行，当奥氏体的滑移遇到阻力时，可局部形成局部形变孪晶来协调变形；随变形道次的增加，马氏体转变也越多，在多次剪切以及道次中的交叉滑移作用下，马氏体板条逐渐被高密度位错墙分割而碎化成细小的晶粒；8道次变形后，可获得60~230 nm的等轴晶粒。     

WC/Co复合粉制备超细晶挤压圆棒工艺之研究

采用水溶液化学法制备的纳米复合粉作原料,研究制备超细晶挤压圆棒的生产工艺。含钴12%（质量分数）的WC/Co纳米复合粉中加入适量的复合抑制剂,经湿磨、挤压成型、加压烧结后检测其合金特性值,通过对比不同湿磨时间和烧结温度条件下的合金性能,研究复合粉生产挤压圆棒的工艺参数,研究结果表明：复合粉可应用挤压成型工艺生产出高性能的圆棒。钴12%合金圆棒的硬度可达92.8RA以上,抗弯强度达4 200MPa,碳化钨晶粒度小于0.4μm。     

等通道转角挤压超细晶材料技术及其发展

通过金属的大塑性应变细化晶粒从而提高材料综合性能已在材料加工领域得到广泛应用。近年来为获得材料的亚晶组织已经出现了许多大变形技术。等通道转角挤压(ECAP)是块体材料得到超细晶粒的一种新的材料加工方法,因此受到材料研究者的广泛关注。介绍了等通道转角挤压的基本原理以及主要参数对变形的影响,分析了此加工方法对材料组织与性能的影响,讨论了其在材料加工研究中的应用。     

铸态304L奥氏体不锈钢等径角挤压变形的力学性能

 研究了经1~4道次等径角挤压变形(ECAP)后,铸态304L奥氏体不锈钢微观结构的演变,同时测定了ECAP变形后的力学性能。结果表明,经4道次变形后,铸态粗大晶粒破碎形成细小的大角度晶粒,平均晶粒尺寸约202 nm;抗拉强度和屈服强度大大提高(Rp02=1 002 MPa,Rm=1 100 MPa),但均匀塑性变形能力(A＜3%)和加工硬化指数(n=0060)却显著下降。     

室温等径角挤压后共析珠光体钢的组织特性

用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)方法研究了0.78C-1.03Cr共析珠光体钢Φ8mm×45mm试样两道次室温等径角挤压后所产生的显微组织变化。结果表明,一道次等径角挤压变形后,共析珠光体组织,由渗碳体不规则弯曲片层、直接剪断片层和局部变薄层组成。随变形道次增加,发生局部变薄与不规则弯曲珠光体片层比例加大,并且还引起渗碳体的部分溶解。     

纯钼粉末-包套等径角挤压的多尺度研究

采用离散元分析软件PFC-2D对纯钼粉末材料的单道次等径角挤压过程从细观角度进行数值模拟,获得其变形过程中载荷、颗粒和孔隙的变化规律。模拟结果表明,等径角挤压对粉末材料具有强烈的致密化作用,且整个变形过程可以分为4个阶段:颗粒重排、初始变形、过渡变形和稳定变形。分析认为,冲头压力首先使颗粒重排减少大孔隙,之后,由于压力增大使小孔隙闭合,剪切作用使颗粒和孔隙发生变形,结合强大的静水压力使材料致密。在400℃条件下的纯钼粉末黄铜包套单道次挤压实验结果与模拟结果具有较好的一致性,验证了所建离散元模型的可靠性。     

ECAP过程中TWIP钢的组织演变

 研究了 TWIP钢（30Mn-3Si-3Al）在等径角挤压冷变形过程中的组织演变。试验结果表明：经1道次变形后,产生大量10～40 nm宽的形变孪晶,同时出现的微观剪切带对孪晶进行了切割。随着道次的增加,孪生系统增多,形变孪晶相互交割,孪晶板条出现弯曲和断裂;同时剪切带的数量和宽度都增加,产生相互交错并切割孪晶板条,使基体的细化面积增大。4道次变形后,组织变成由碎化带和割裂开的孪晶相互交织的变形结构。碎化部分超细晶晶粒尺寸为40～120 nm,而未碎化孪晶板条宽度降至5～20 nm。     

等通道热挤压变形制备奥氏体不锈钢纳米级组织

 通过采用700 ℃等通道挤压法(ECAP法)对00Cr19Ni10奥氏体不锈钢实施变形,制备出晶粒尺寸在200~300 nm的超细晶组织,由此可使其抗拉强度与屈服强度显著增加。同时探讨了ECAP细化机理,对试验钢在等通道挤压变形中的微观组织演变过程进行了分析,发现其组织演变与滑移、孪晶以及动态再结晶有关。     

不同方式等通道转角挤压纯铝微结构分析

等通道转角挤压技术是制备超细晶粒金属块材的最新技术方法。文章介绍了通过实验对纯铝A、B、C三种方式挤压,A方式:每次挤压试样方位不变,在同一方向上承受累积剪切变形;B方式:不同道次挤压时,试样沿挤压轴线相同方向旋转90°,使主剪切平面保持垂直;C方式:在相邻挤压道次之间,试样沿挤压轴线相同方向旋转180°,使偶次挤压后,主剪切平面的累积剪切应力趋于零。经实验观察表明,A、B两种方式挤压后,微结构变化基本相同,晶粒沿剪切方向拉长,4次挤压后晶粒形状和分布有了差别。而C方式与A、B的不同在于偶道次挤压后晶粒形状为等轴晶粒。三种方式后的硬度与挤压道次的关系基本一致,即3～4次挤压后硬度趋于饱和。实验证明,经不同方式等通道转角挤压(ECAE)纯铝组织结构变化有所不同。     

等通道转角挤压铝硅合金组织的研究

研究了铝硅合金等通道转角挤压后组织变化,铝硅合金在等通道转角挤压过程中由于剪切力的作用细化了硅晶粒,改善了材料的性能,实验证明：等通道转角挤压技术是细化晶粒的新方法。     

陕西省自然科学研究计划项目

 钢和铁基合金通过等径弯曲通道变形(ECAP)可获得超细晶组织，从而改善材料的性能。成功实现了C方式650 ℃时珠光体65Mn钢的等径弯曲通道变形，累积等效真应变约为5。片层状珠光体组织演变成超细的渗碳体颗粒均匀分布于铁素体基体的组织，而且铁素体基体为均匀等轴晶粒，平均晶粒尺寸约为0 3 μm。     

Warm Deformation of Low Carbon Steel Using Forward Extrusion-Equal Channel Angular Pressing Technique

A combination of extrusion and equal channel angular pressing (ECAP) was used to deform a plain low carbon steel. This process consists of two successive deformations by extrusion and ECAP in a single die (Ex-ECAP). Cylindrical samples were heated to predefined temperatures (650 and 850 ℃) and then pressed through a die channel with crosshead speed of 10 mm/s. Microstructure and resultant mechanical properties of processed material were studied. The results showed that pressing temperature has a significant effect on the resultant microstructure. While at 650 ℃, the cold worked structure with elongated ferrite grains were obtained, and at 850 ℃ the microstructure consisted of elongated ferrite grains and very fine grains at their boundaries as a consequence of continuous dynamic recrystallization (CDRX) of ferrite phase. Also at 850 ℃, a particular microstructure consisted of cold worked ferrite and static recrystallized grains on shear bands was obtained.     

超细碳化钨制备研究进展

碳化钨是一种重要的硬质合金原料,也是一种性能优良的催化材料,超细碳化钨粉的制备方法可分为气相法、液相法和固相法三大类。本文围绕碳化钨的颗粒细化,从钨源和碳源的选择、工艺流程等方面进行了归纳。     

Three-Dimensional Microstructures and Tensile Properties of Pure Iron During Equal Channel Angular Pressing

 Commercial pure iron billets having diameter of 60 mm and length of 180 mm were subjected to equal channel angular pressing (ECAP) at 350 ℃ for 1 to 4 passes via route Bc. Microstructural evolutions on three planes (X, Y, Z planes) were characterized by optical microscopy and transmission electron microscopy (TEM). It was found that after four passes an ultrafine microstructure could be formed on the X plane, but a band structure remained on the Z plane. Accordingly, the mechanical properties exhibited apparent dependence on the orientations. The strength in the x and y directions was higher than that in the z direction. The microstructural refinement and mechanical properties were discussed in terms of experimental results.