具有梯度纳米/微米晶表层的工业纯钛变形和断裂机制（英文）

通过室温表面机械碾磨处理(SMGT),获得从表面到基体具有梯度纳米/微米尺度晶粒的纯钛试样。与未处理纯钛相比,经表面机械碾磨处理(SMGT-treated)的纯钛强度有所提高,塑性介于超细晶与粗晶纯钛之间。表面机械碾磨处理纯钛的拉伸应力-应变曲线具有双加工硬化指数特性;同时,随着应变的增加,其加工硬化率逐渐减小,初始屈服阶段的变形由梯度纳米/微米晶表层主导,后期变形由粗晶心部支配。断口形貌分析表明,表面机械碾磨处理纯钛的变形机制属于韧性断裂并伴有大量韧窝。基于裂纹尖端的塑性区尺寸分析可知,梯度纳米/微米晶表层由于具有较高的加工硬化指数及强度,使韧窝尺寸比粗晶心部的更加细小。     

纯镁大比率挤压棒材的组织与性能及其随后的退火处理(英文)

以纯镁铸锭作为坯料,经过两道次累计大比率挤压制备了棒材,并对最终的棒材进行退火处理。通过光学显微镜(OM)、力学性能测试和扫描电子显微镜(SEM)研究了挤压变形和退火处理对纯镁组织、性能以及断裂行为的影响。结果表明:在挤压变形过程中,由于动态再结晶的作用,材料的晶粒尺寸得到明显细化,从而显著地改善了材料的室温力学性能和断裂方式。经过一次挤压后,粗大的铸态晶粒细化到35μm,屈服、抗拉强度和伸长率分别达到84MPa、189MPa和12%,所得棒材经再次挤压后,屈服强度超过120MPa,但是,由于加工硬化的作用,伸长率有所下降。对最终棒材进行退火处理后,平均晶粒尺寸为9~10μm,屈服强度、抗拉强度分别达到124MPa、199MPa,伸长率为10.7%,材料的组织和性能得到明显改善。     

高拉伸力学性能微纳结构316L不锈钢的制备

应用铝热反应法制备了铸态316L不锈钢,采用不同变形量进行了轧制。通过XRD、SEM和TEM观察了微观组织,并测定了力学性能。结果表明,当轧制变形量由30%增加到70%时,亚微米奥氏体晶粒尺寸从236 nm下降到176 nm,并且很好地分散在微米晶奥氏体中,铁素体平均晶粒尺寸从105 nm减小到63 nm。当轧制变形量为30%时,组织中没有纳米晶奥氏体晶粒,当轧制变形量增加到70%时,纳米晶奥氏体的体积分数增加到45%。轧制变形量从30%增加到70%时,抗拉强度从682 MPa上升到985 MPa,屈服强度从550 MPa上升到800 MPa,伸长率从16%增加到20%。当轧制变形量为70%时,抗拉强度、屈服强度和伸长率达到最佳。     

冷却方式对Nb-Ti微合金钢组织和性能及沉淀行为的影响

两阶段控制轧制后,采用不同的冷却路径进行冷却,研究冷却路径对Nb-Ti微合金钢组织和性能及沉淀行为的影响.结果表明,超快冷+空冷冷却路径可获得细晶组织,晶粒平均尺寸约为7.76μm,屈服强度高达425 MPa,抗拉强度高达500 MPa.超快冷+炉冷试样中存在细小的沉淀粒子,沉淀粒子尺寸主要集中在2—7 nm,而超快冷+空冷试样中只存在少量球形沉淀粒子,轧后直接空冷可获得相间沉淀粒子.不同冷却路径获得的热轧板在700℃下退火300 s后,沉淀粒子发生明显的粗化;退火处理后,超快冷+炉冷试样的晶粒平均尺寸减小为6.47μm,相对于退火前,其屈服强度和抗拉强度分别增加50和30 MPa、强度的增加主要源于细晶强化.对于含0.03%Nb(质量分数)的Nb-Ti微合金钢,由于沉淀粒子的体积分数有限,因此细晶强化效果远高于沉淀强化效果,强度的变化与晶粒尺寸的变化具有很好的对应性.另外,加工硬化指数与晶粒尺寸密切相关.随着晶粒平均尺寸的增加使加工硬化指数增加.     

冷却方式对Nb-Ti微合金钢组织和性能及沉淀行为的影响

两阶段控制轧制后,采用不同的冷却路径进行冷却,研究冷却路径对Nb-Ti微合金钢组织和性能及沉淀行为的影响.结果表明,超快冷+空冷冷却路径可获得细晶组织,晶粒平均尺寸约为7.76μm,屈服强度高达425 MPa,抗拉强度高达500 MPa.超快冷+炉冷试样中存在细小的沉淀粒子,沉淀粒子尺寸主要集中在2-7 nm,而超快冷+空冷试样中只存在少量球形沉淀粒子,轧后直接空冷可获得相间沉淀粒子.不同冷却路径获得的热轧板在700℃下退火300 s后,沉淀粒子发生明显的粗化;退火处理后,超快冷+炉冷试样的晶粒平均尺寸减小为6.47μm,相对于退火前,其屈服强度和抗拉强度分别增加50和30 MPa,强度的增加主要源于细晶强化.对于含0.03%Nb(质量分数)的Nb-Ti微合金钢,由于沉淀粒子的体积分数有限,因此细晶强化效果远高于沉淀强化效果,强度的变化与晶粒尺寸的变化具有很好的对应性.另外,加工硬化指数与晶粒尺寸密切相关,随着晶粒平均尺寸的增加使加工硬化指数增加.     

大变形金属钛的微观结构和力学性能

对经过大变形(轧制加表面机械研磨处理(Surface Mechanical Attrition Treatment,简称SMAT)处理)后的商业纯钛(C.P.Ti)的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:经过轧制和SMAT处理后的Ti微观结构分了3层且成梯度变化,最外层是一薄层非晶,次表面是纳米晶,芯部是超细晶粒。力学性能也存在梯度变化,硬度从表面到芯部逐渐减小,残余应力在表面为压应力,往芯部逐渐变成拉应力。多层结构钛(Multilayered hierarchical structure Ti,简称MHS-Ti)和超细晶粒钛(Ultrafine grained Ti,简称UFG-Ti的屈服强度明显大于C.P.Ti。MHS-Ti和UFG-Ti的屈服强度相近,随着应变的增大,MHS-Ti的强度增加得多,显示了优异的加工硬化性能。     

轧制变形量对Ti-IF镀铝锌钢板微观组织和力学性能的影响

通过对Ti-IF钢热镀铝锌板的冷轧和退火,获得了不同变形程度的板料。利用光学显微镜、显微硬度仪和拉伸试验机分别对变形后的钢板进行了显微组织观察、显微硬度测试和力学性能测试,研究了轧制变形量对钢板组织和性能的影响。结果表明:随着轧制变形量的增加,钢的组织逐步被纤维化。当轧制变形量在0%~10.7%时,材料屈服强度快速上升,但抗拉强度变化不大,伸长率下降和显微组织变化不明显;当轧制变形量在10.7%~75%时,屈服强度和抗拉强度均随着变形量增加而增加,伸长率逐渐下降;当轧制变形量在10.7%~30.1%时,伸长率快速从29.7%下降到5.6%;当变形量在1.8%~10.7%时,变形Ti-IF钢表层显微硬度大于心部,说明表层晶粒优先被加工硬化。     

500MPa级超低碳Nb-Ti微合金钢板梯度结构制备及其低温韧性

采用超快冷返温轧制工艺制备了一种500 MPa级超低碳Nb-Ti微合金梯度结构钢板。利用全自动相变仪、微观硬度计、电子万能试验机、光学显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)等研究了梯度结构钢板组织演变规律及力学性能，并在-80～20℃下对钢板表层和心部进行了低温冲击试验。结果表明：钢板呈现出表层超细晶铁素体组织到心部粗晶铁素体组织的晶粒尺寸梯度变化。由于细晶强化的作用，钢板表层强度得到提升，屈服强度较心部增加41 MPa;表层的断后伸长率为35%,要高于心部的31%。表层晶粒细化和心部大量大角度晶界的存在使得钢板具有优异的低温韧性，-80℃下表层和心部的冲击吸收能量分别可以达到106和90 J。     

7056铝合金厚板组织和性能研究

通过金相显微镜、透射电镜和扫描电镜观察及x射线衍射织构测量与拉伸实验,研究了40mm厚7056合金厚板热轧态与时效后不同厚度层微观组织与力学性能。结果表明：热轧态厚板不同厚度层的组织有很大差别,表层第二相弥散,尺寸相对较小,中心层有粗大的第二相,分布集中。从表层到中心层,剪切织构减少,中心层变形织构最多,不同厚度层立方织构差别不大。固溶后表层再结晶织构增加,剪切织构减少,中心层变形织构增强。固溶时效后表层与中心层晶内均出现大量均匀细小的η’相,晶界处都出现不连续析出相与一定宽度的无沉淀析出带。40mm厚板(7056合金)最优固溶制度是470℃/3h,时效后表层屈服强度为605MPa,抗拉强度达628MPa;T/4层屈服强度626MPa,抗拉强度达643MPa;中心层屈服强度623MPa,抗拉强度达639MPa。     

轧制变形量对汽车用7075铝合金组织和力学性能的影响

采用OM、TEM、室温拉伸测试研究了热轧变形量对热轧态和热处理态7075铝合金组织和力学性能的影响规律。结果表明:当轧制温度440℃时,随着变形量的增加,7075铝合金组织中动态再结晶越来越完全。变形量超过80%后,试样组织中发生完全动态再结晶。经固溶时效的试样,随着变形量的增加,晶粒尺寸先减小后增大,变形量80%时平均晶粒尺寸最小,达到39μm。试样强度先增加后减小,伸长率逐渐增大。变形量80%时,试样强度达到最大值,抗拉强度和屈服强度分别达到541 MPa和467 MPa。