定向凝固NiAl多相合金的高温超塑性研究

本文研究了Ni-30Al-5Mo-0.5Hf金属间化合物的显微组织及其超塑性变形行为.该合金是由NiAl/Ni3Al/Mo三相组成,在NiAl中分散着大量的条状Ni3Al.在1050-1100℃,应变速率为5.2X10-4-6.24X10-3s-1拉伸变形时,合金呈现超塑性行为;1050℃,5.2X10-4s-1时的最大延伸率达160％,此时对应的应变速率敏感指数为0.46.超塑性变形的机理主要是由于变形过程中的动态回复和再结晶,同时合金中的NiAl和Ni3Al两相在高温下可以协调变形.     

大晶粒单相Ni-50Al金属间化合物高温塑性

研究了原始晶粒尺寸为220 (m的正化学计量比单相Ni-50Al金属间化合物的高温变形行为及组织演变规律.结果表明,该合金在温度1000～1100 ℃,应变速率7.5×10~(-4)～1×10~(-3) s~(-1)范围内具有良好的高温塑性变形能力;在1075 ℃,应变速率为8.75×10~(-4) s~(-1)时,最大延伸率可达139%.金相显微分析表明,原始大晶粒组织经高温塑性变形后显著细化;EBSD与 TEM分析表明,变形过程中小角度晶界持续产生,较小角度晶界向较大角度晶界不断演变,最终导致晶粒显著细化.显微结构综合分析表明,大晶粒Ni-50Al合金的高温塑性变形是由位错的交滑移与攀移等交互作用产生的连续动态回复和再结晶导致的.     

Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag铝合金板的高温超塑性研究

研究了Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金板在温度400℃~520℃以及应变速率1×10-4s-1~1×10-1s-1下的超塑性变形能力及其变形机制。结果显示,轧制态的Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金在500℃及应变速率5×10-4s-1时的最大延伸率为320%,应变速率敏感系数达到0.58。高应变速率下超塑性变形过程中主要机制为晶界滑动,协调机制则是空洞的形核长大与断裂。     

定向凝固NiAl-Fe-Nb金属间化合物的显微组织和类超塑性行为

研究了定向凝固Ni 2 0Al 2 7Fe 3Nb金属间化合物的显微组织和高温拉伸条件下的变形行为。结果表明 ,该合金的显微组织由枝晶 β NiAl相和枝晶间γ/γ′相组成。在 95 0～ 110 0℃之间以 5 .2× 10 -4～ 1.0 4× 10 -2s-1的初始应变速率拉伸变形时 ,该合金表现出类似超塑性的变形行为 ,应变速率敏感指数m在 0 .2 1～ 0 .4 5之间。在 10 5 0℃以 5 .2× 10 -3 s-1的初始应变速率拉伸时 ,获得最大延伸率 2 6 0 % ,m =0 .2 9。通过显微组织观察 ,对这种具有类似超塑性变形行为的机理进行了初步的讨论     

大晶粒Ni-45Al合金的超塑性

研究了原始晶粒尺寸为270 μm的Ni-45Al单相合金的高温变形行为.结果表明,该合金在1000—1100℃温区,1×10-4-2.5×10-2s-1的应变速率范围内呈现超塑性变形;在1075℃应变速率为2.5×10-4s-1时,最大延伸率可达245％,相应的应变速率敏感指数为0.3,表观激活能为320 kJ/mol.在超塑性变形过程中发生发生连续回复和再结晶,导致原始大晶粒组织经超塑性变形后的显著细化.     

Ti60高温钛合金的超塑性拉伸行为及组织演变

通过高温拉伸试验研究了Ti60合金在940~1000℃、6.7×10-5~3.3×10-2s-1应变速率条件下的超塑性变形行为及组织演化规律。结果表明:Ti60合金具有较宽的超塑性变形温度及应变速率范围,在上述所有实验条件下都具有超塑性,伸长率220%~527%。最佳超塑性拉伸变形条件为980℃、3.3×10-4s-1,在此条件下,该合金伸长率达到最大值527%。在超塑性拉伸过程中,有晶界滑动、晶内变形、动态再结晶及扩散蠕变等过程发生,试样变形区由于发生动态再结晶,原始条状初生α相明显等轴化。     

大晶粒单相Ni-48Al金属间化合物超塑性变形过程中的组织演化

原始平均晶粒尺寸约为200μm的单相Ni-48Al金属间化合物在温度为1025—1100℃、应变速率为1.25×10~(-4)—2.00~10~(-3)s~(-1)范围内呈现超塑性。在1100℃、应变速率为1.125×10~(-3)s~(-1)时,最大延伸率可达188.2％。金相分析表明,超塑性变形过程中晶粒明显细化;电子背散射衍射分析(EBSD)和透射电子显微术(TEM)观察表明,超塑变形过程中形成了大量亚晶界网络,且随变形量增大,亚晶界及小角晶界比例不断增加。亚晶界由位错墙和位错网络构成,不稳定的亚晶界在超塑性变形过程中不断吸收晶内滑移和攀移位错,亚晶界位错密度不断增加,取向差不断增大。伴随亚晶界的滑移和迁移及亚晶的转动,部分亚晶界转变为小角度晶界,并进而转变为大角度晶界,即在超塑性变形过程中发生了连续动态回复与再结晶(CDRR)。     

TiAl基合金超塑性变形的力学行为研究

采用恒应变速率和应变速率递增实验研究了变形态Ti-48Al-2.3Cr-0.2Mo(at%)合金的超塑性变形力学行为,并根据计算得到的变形激活能,结合超塑性变形的流变曲线形态,对TiAl基合金的超塑性变形机理进行了分析。超塑性拉伸试验分别在800~900℃区间和950~1100℃区间和应变速率ε=1×10-35×10-5 s-1的条件下进行。结果表明,变形态TiAl基合金超塑性变形的应变-应力曲线上几乎没有稳态塑性流变阶段。在950~1100℃区间,加工硬化现象显著。当T>1025℃或ε≤5×10-4 s-1时,应力-应变曲线呈典型的加工硬化形态,并且随着变形温度升高和应变速率降低,加工硬化阶段增长。原始组织中的高密度位错是引起加工硬化的原因。在800~900℃区间,应变速率敏感性因子m的最佳值在0.52~0.67之间,超塑性变形的表观激活能为Qapp=178 kJ/mol,晶界扩散是超塑性的速率控制机制。在950~1100℃区间,m的最佳值在0.63~0.77之间,超塑性变形的表观激活能值Qapp=290 kJ/mol,晶格扩散是超塑性变形的速率控制机制。     

细晶1420铝锂合金超塑变形行为

通过单轴超塑性拉伸试验,研究细晶1420铝锂合金在440℃⁵00℃温度范围和1×10-4s-1500℃温度范围和1×10-4s-1¹×10-2s-1初始应变速率范围内的超塑性变形行为,揭示其变形性能与工艺参数的相关性。结果表明,细晶1420铝锂合金超塑变形真应力-真应变曲线呈现两种典型的流变特征,即当变形初始应变速率低于0.0003s-1时,表现为稳态型;当初始应变速率高于0.0003s-1时,以软化型为主,且随着变形温度的升高和应变速率的降低,峰值应力降低。合金的最佳超塑性变形条件为480℃、1×10-4s-1,在该条件下,延伸率达到550%。随着应变速率的升高,延伸率降低;随变形温度的升高,延伸率则呈先升高后降低的趋势。利用多试样法进行线性拟合,获得试验条件下细晶1420铝锂合金的应变速率敏感性指数m值在0.411×10-2s-1初始应变速率范围内的超塑性变形行为,揭示其变形性能与工艺参数的相关性。结果表明,细晶1420铝锂合金超塑变形真应力-真应变曲线呈现两种典型的流变特征,即当变形初始应变速率低于0.0003s-1时,表现为稳态型;当初始应变速率高于0.0003s-1时,以软化型为主,且随着变形温度的升高和应变速率的降低,峰值应力降低。合金的最佳超塑性变形条件为480℃、1×10-4s-1,在该条件下,延伸率达到550%。随着应变速率的升高,延伸率降低;随变形温度的升高,延伸率则呈先升高后降低的趋势。利用多试样法进行线性拟合,获得试验条件下细晶1420铝锂合金的应变速率敏感性指数m值在0.41⁰.48范围内,超塑变形激活能Q在43.5kJ/mol0.48范围内,超塑变形激活能Q在43.5kJ/mol⁷9.7kJ/mol范围内。     

Ni-20Al-30Fe金属间化合物合金超塑性的研究

研究了金属间化合物合金Ni-20Al-30Fe的超塑性行为及其机理.结果表明,该合金的显微组织由β相和γ/γ′相组成;在1023-1253 K,1.67×10-4-3.34×10-3 s-1拉伸变形时,合金呈超塑性,最大伸长率可达469%.SEM分析发现超塑性变形试样的断口呈韧性特征,在断裂区有不均匀分布的空洞存在.     

EBSD技术研究Ni-48Al金属间化合物超塑变形组织演变

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究在1075℃、初始应变速率1.5×10-3s-1条件下大晶粒Ni-48Al合金超塑变形过程中的组织演变。结果表明,变形前,大晶粒Ni-48Al合金以大角度晶界为主,小角度晶界比例极低。在超塑变形过程中,持续有取向差≤5°的小角度晶界产生。随变形量的增大,新形成的小角度晶界取向差增加,转变为取向差6°~15°小角度晶界,进而转变为取向差>15°的大角度晶界。小角度晶界的产生速率与小角度晶界转变为较大角度晶界的速率趋向一动态平衡。小角度晶界向较大角度晶界不断转变的结果使大角度晶界数量不断增加,最终导致晶粒显著细化。     

搅拌摩擦处理Al3Zr/6063原位复合材料的组织和性能

研究搅拌摩擦加工工艺对Al3Zrp/6063铝基复合材料组织性能的影响。该复合材料在6063-5%(K2ZrF6)体系下原位内生获得,利用OM、XRD、SEM观测原位内生颗粒Al3Zr的形貌、分布及尺寸,分析材料性能。实验分析可得:经搅拌摩擦处理后,复合材料的增强体更加细小均匀;基体晶粒破碎,晶粒形状发生改变;材料的抗拉强度变大,延伸率变大;具有超塑性,在变形温度500℃,应变速率1.67×10-2s-1,材料的延伸率达348.16%。     

变形条件对MB15镁合金组织性能及其超塑性的影响

采用自行设计的热模拟试样,研究变形条件对MB15镁合金力学性能及组织影响的规律,并对热压缩后的MB15镁合金试样超塑性性能进行了试验研究。研究结果表明,对于MB15镁合金,当变形温度为300℃、应变速率为5.0×10-3s-1、变形程度为80%时,MB15镁合金具有良好的综合力学性能;当变形温度为340℃、应变速率为5.56×10-3s-1时,延伸率可达到307.9%;当应变速率在5.56×10-4s-1~1.0×10-2s-1范围时,延伸率≥251.2%。     

铸态AZ31镁合金的超塑性性能及流变应力

通过连铸AZ31镁合金的单向拉伸实验,研究了该合金的超塑性变形性能及不同拉伸变形条件下的流变应力。结果表明,在温度为300℃~450℃,应变速率.ε为4.25×10-4s-1的情况下,连铸ZA31镁合金表现出超塑性。在温度为400℃,应变速率.ε为4.25×10-4s-1时,延伸率增加了200%,具有较好的超塑性性能。用光学显微镜观察变形前后拉伸试样的微观组织发现:试样的初始晶粒尺寸约为15μm,在变形之后颈缩区域的晶粒长大现象不是很明显,晶粒沿着变形方向有所伸长,但晶粒形状基本保持为等轴状。     

SUPERPLASTICITY IN SiCw／ZK60 COMPOSITE

The superplastic deformation behavior of SiCw/ZK60 composite was investigated at temperatures ranging from 573K to 723K and at initial strain rates ranging from 8.3x10-4s-1 to 8.3x10-2s-1. A maximum elongation of 200% with a m-value of 0.35 was obtained at 613K and a initial strain rate of 1.67x 10-2s-1. The apparent activation energy (98kJ/mol) approximates that for grain boundary diffusion (92kJ/mol) in magnesium. It is proposed that the dominant mechanism of superplastic deformation in the present composite is grain boundary sliding accommodated by diffusional transport, besides, interfacial sliding plays an important role in the superplastic deformation.     

Fe_(78)Si_9B_(13)非晶合金的高温变形性能

通过高温拉伸及胀形实验,研究了Fe78Si9B13非晶合金的塑性变形性能。高温拉伸的温度范围为430℃~530℃,初始应变速率为1.67×10-4s-1~1.67×10-3s-1。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对高温变形后的微观组织进行了分析。高温拉伸的延伸率随温度的升高先增大后减小,450℃时达到最大;在450℃,初始应变速率为8.33×10-4s-1时延伸率为40%。在450℃胀形得到半径为5mm、高4mm的近半球试件,显示了Fe78Si9B13非晶合金具有良好的高温变形性能。高温塑性变形过程中伴随着非晶的晶化,使塑性流动应力增大,影响了Fe78Si9B13非晶合金的高温变形性能。     

TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形力学行为研究

采用高温拉伸试验研究TC4钛合金激光焊接接头超塑性变形力学行为,引进变形不均匀系数K表征激光焊板超塑性变形过程中焊接接头与母材的变形不均匀性。结果表明:TC4钛合金激光焊接接头可承受高温超塑变形而不破坏,当初始应变速率低于10-2s-1时流变应力小于60MPa;接头的变形率及试样的变形不均匀系数随变形温度及应变速率的升高均先升高再降低。在900℃、10-2s-1时,接头超塑性变形率和试样的变形不均匀系数K值同时达到最高值46%和0.18,说明焊接接头具有较高的超塑变形能力,应变速率敏感性指数m值大于0.5。     

热拉伸变形对AZ31B镁合金薄板显微组织的影响

利用单向热拉伸实验和金相显微镜研究了AZ31B镁合金薄板热变形过程及其动态再结晶组织变化规律。结果表明,在变形温度为160℃、应变速率为1×10-3s-1时,拉伸变形后得到的显微组织是混合组织。260℃~280℃时形成均匀分布的细小等轴晶粒,其晶粒平均尺寸为5μm左右。在变形温度为320℃~400℃、变形速率为1×10-3s-1~3.3×10-4s-1时,晶粒平均尺寸为10μm~20μm,沿晶界出现氧化现象,且氧化"黑色"斑点发生聚集。     

Superplastic behavior of a TiAl-based alloy

Superplastic behavior under the conditions of a temperature range from 850 to 1075°C and strain rates varying from 8×10⁻⁵ to 1×10⁻³ s⁻¹ was investigated for Ti–33Al–3Cr–0.5Mo (wt%) alloy with a very fine grain size obtained by the multi-step thermal mechanical treatment. The results show that the TiAl-based alloy with a hot-deformed fine grain size possesses good superplasticity. It exhibits a strain rate sensitivity coefficient of 0.9 at a strain rate of 3×10⁻⁵ s⁻¹ and temperature from 1000 to 1075°C. Moreover, the strain rate sensitivity coefficient is stable during the hot deformation, and a tensile elongation of 517% was obtained at 1075°C and a strain rate of 8×10⁻⁵ s⁻¹. The superplastic behavior of the present fine-grained TiAl-based alloy can be explained by the local strain hardening and high m value during the tensile deformation. Microstructure evolution in the superplastic deformation was also discussed.     

Hastelloy G-3合金热变形特性研究

利用变形温度为1050~1200 ℃、应变速率为0.1~10 s-1的恒温热压缩试验系统分析了Hastelloy G-3合金的高温变形特性及变形后的组织特征。对高应变速率下的流动应力进行变形热效应修正,建立了G-3合金热变形过程中峰值应力与变形温度、应变速率关系的本构模型。结果表明：所建立的本构模型在预测G-3合金热变形峰值应力时具有良好的精确度,能够满足工程应用的要求。G-3合金热加工过程的软化机制为动态再结晶,根据热变形后的组织特征确定G-3合金合理的热变形温度为1180~1200 ℃,应变速率为5~10 s-1。