变形温度对镁合金等通道转角挤压晶粒尺寸演变影响的有限元模拟

目的研究变形温度对AZ31B镁合金等通道转角挤压(ECAP)过程中晶粒尺寸演变的影响。方法建立AZ31B镁合金动态再结晶和晶粒长大数学模型,采用Fortran语言编写晶粒演变子程序,并通过商用有限元软件MARC的二次开发接口,建立耦合微观组织演变的AZ31B镁合金等通道转角挤压有限元模型,研究变形温度对等通道转角挤压过程应变场、再结晶百分数和晶粒尺寸的影响规律,并与实验结果进行比较。结果随变形温度从200℃增至400℃,原子热激活效应增强,再结晶百分数从75.37%增加至99%,平均晶粒尺寸从6.67μm增加至25.7μm,且晶粒尺寸分布均匀性增大,但是200℃变形的ECAP试样出现开裂。结论在250~300℃温度区间内进行ECAP变形,有助于获得细小均匀的微观组织,同时避免出现变形开裂。     

热挤压工艺对AZ31镁合金晶粒大小及性能的影响

对商用AZ31镁合金挤压棒材进行了不同工艺参数的挤压变形,系统研究了挤压工艺参数对AZ31镁合金晶粒大小以及性能的影响,并对镁合金组织的微晶尺寸进行了金相定量分析.研究结果表明,热变形可有效细化晶粒,但对AZ31镁合金晶粒细化是有限度的;对已通过热挤压变形晶粒细化的AZ31镁合金进一步进行大的塑性变形,其晶粒不但没有进一步的细化反而比挤压前略有长大.     

0.20mm CGO硅钢高温退火Goss晶粒起源及异常长大行为研究

利用X射线衍射织构分析技术和电子背散射衍射微织构分析技术,对0.20mm CGO硅钢薄板在高温退火缓慢升温过程中表层和次表层的织构演变规律进行了研究。结果表明:0.20mm CGO硅钢在高温退火过程中经历了低温回复、初次再结晶、初次再结晶晶粒长大和二次再结晶形成最终锋锐Goss织构的演变过程。Goss取向晶粒最初起源于变形回复基体中残存于{111}〈112〉形变带上少量的Goss晶粒亚结构,600℃保温2h后,Goss取向晶粒率先从变形基体中转变形核,在随后的升温过程中逐渐发生再结晶,Goss取向晶粒在此过程中并不具有尺寸优势,700℃时初次再结晶完成,基体中以γ纤维织构和{112}〈110〉织构为主;随着退火温度的升高,Goss晶粒的含量和平均晶粒尺寸逐渐增加,在900~1000℃之间,Goss取向晶粒迅速"吞噬"其他取向晶粒形成锋锐的Goss织构,1000℃时已经发生了二次再结晶。     

镁合金 AZ40M 再结晶晶粒尺寸与硬度模型研究

目的研究变形温度及变形速率对镁合金AZ40M再结晶晶粒尺寸以及硬度的影响。方法在gleeble-1500D热模拟机上进行热物理模拟压缩实验,变形温度为250~400℃,变形速率为0.001~1 s-1,通过金相法观测AZ40M镁合金在不同变形条件下的组织形貌,采用维氏硬度计测出镁合金热变形后的硬度值。结果当升高变形温度或降低变形速率时,材料的晶粒尺寸增大且硬度减小。结论得出了再结晶晶粒尺寸的变化规律,建立了AZ40M镁合金的晶粒尺寸与硬度的关系模型。     

AZ31镁合金冷压缩变形再结晶的研究

对取自铸态的AZ31镁合金进行不同变形量的压缩变形,然后在不同温度下保温不同时间进行退火处理,观察微观组织,获得变形量、退火温度和保温时间对AZ31镁合金微观组织的影响规律.结果表明:在退火过程中,变形量大(12.5%和15%)的试样可以发生完全再结晶,变形量为2.5%和5%的试样未观察到再结晶的发生.随着退火温度的升高,再结晶过程加快,孪晶界是新的再结晶形核地点.     

搅拌摩擦加工对AZ31镁合金微观组织及力学性能的影响

采用搅拌摩擦加工技术(Friction stir processing,FSP)对AZ31镁合金板材进行了单道次加工,研究了加工区域微观组织对力学性能的影响。结果表明,相同前进速度下,旋转速度升高,平均晶粒尺寸增大。搅拌摩擦加工后,晶粒尺寸和织构变化显著影响AZ31镁合金的力学性能,平均晶粒尺寸越大,越易发生孪生变形。织构类型主要包括基面织构和纤维织构。基面织构位于软位向时,屈服强度降低,但纤维织构会弱化基面织构对力学性能的影响。     

径锻AZ61镁合金退火后晶粒长大及组织演变规律

目的 通过研究径锻AZ61镁合金棒材在后续退火处理时的晶粒长大和组织均匀性演变行为,构建等温条件下径锻AZ61镁合金晶粒长大模型,总结径锻镁合金退火后组织均匀性演变规律,为此棒材后续热处理工艺的制定提供理论借鉴和指导。方法 基于系统的等温正交退火试验,量化统计各退火条件下样品组织的平均晶粒尺寸和晶粒尺寸分布,分析径锻AZ61镁合金棒材的晶粒长大行为和组织均匀性演变规律。结果 退火后,径锻AZ61镁合金组织中晶粒趋于长大。在250～300℃温度区间内,晶粒长大速度较为缓慢。随着退火温度的升高,晶粒长大速率随之上升,尤其是退火温度升高到450℃以后,晶粒长大速率显著增大。当退火温度一定时,退火起始30min内,晶粒快速长大。在之后的长时间退火过程中,晶粒长大速度逐渐放缓。同时,随着退火的进行,锻后样品中存在的超细晶条带状组织逐渐消失,样品组织均匀性显著提高。结论 通过研究晶粒长大现象构建的等温条件下径锻AZ61镁合金晶粒长大模型与试验结果拟合良好。结合组织均匀性演变规律,径锻AZ61镁合金退火后的组织状态能够被很好地预测。     

镁合金搅拌摩擦焊接头晶粒取向和织构分析

利用背散射电子衍射分析技术(EBSD)和取像显微分析技术(OIM),通过定量测量变形镁合金AZ80A搅拌摩擦焊搭接接头的焊核区晶粒取向和织构,探讨了搅拌摩擦焊焊核区形成的微观过程.结果表明:AZ80A合金在搅拌摩擦焊过程中,存在塑性变形和动态再结晶两种微观过程,导致焊核区所形成的晶粒织构密度不强、取向呈多样化的趋势;晶粒为再结晶细晶粒;在焊核区,变形织构{1,-1,0,4}<1,0,-1,0>略偏离板法向20°,且随板厚方向向下越来越强,同时再结晶取向越来越多;焊核区晶粒继承了母材中的{1,-1,0,4}<1,0,-1,0>变形织构,在焊核区所发生的动态再结晶含有一定程度的原位再结晶.     

工艺因素对AZ31镁合金板材室温成形性能的影响

通过不同的加工工艺制备具有不同晶粒尺寸和织构的AZ31镁合金板材,通过室温埃里克森试验研究了工艺因素对提高镁合金板材室温成形性能的影响。结果表明:增大晶粒尺寸,减弱基面织构,可以改善镁合金轧板在变形过程中产生的在轧制方向的硬取向,增大镁合金轧板的延伸率,从而提高镁合金室温成形性能;用异步轧制工艺(轧制和退火温度为400℃、异速比为1.5)制备的试样晶粒尺寸增大到20μm、(0002)极图最大极密度仅为2,室温杯突实验测得IE值达到了5.71,显著提高了材料室温成形性能。     

预变形及退火处理提高AZ31镁合金的塑性

研究了预变形及退火处理对挤压态AZ31镁合金压缩力学性能的影响,结果表明:沿挤压方向进行应变量为0.086的预压缩变形,随后在300℃下进行0.5小时退火处理,可显著提高镁合金的塑性,其压缩率比一次压缩至破碎的压缩率提高约137%。织构及金相分析结果表明:预变形使(0002)基面发生了近90°的转动,由平行挤压方向变为与挤压方向垂直,且产生了大量孪晶组织。退火处理不改变(0002)基面织构,但消除了孪晶且出现了细小再结晶晶粒,因而提高了镁合金的塑性。     

冷锻AZ31镁合金再结晶过程动力学

对不同变形量的冷锻AZ31镁合金在不同温度和保温时间下进行退火.通过对其组织的研究和静态再结晶动力学的分析,结果表明:可以用JMAK方程对其静态再结晶体积分数和退火时间的关系进行描述.由实验数据计算得到冷锻AZ31镁合金再结晶激活能为53.5kJ/mol左右,同时得到各温度下的再结晶完成时间,可为冷锻AZ31镁合金退火工艺的制定提供一定参考.     

AZ61镁合金热压缩变形组织研究

在gleeble 1500D热模拟试验机上以应变速率为0.01 s-1和1s-1,变形温度为350℃和400℃,对AZ61镁合金热压缩变形,并对变形试样显微组织进行了研究。结果表明:热变形过程中发生了不同程度的动态再结晶,得到不完全再结晶组织。变形温度和应变速率对再结晶程度、再结晶晶粒尺寸均匀性有明显影响;以较低的温度配合高的应变速率,热变形后发生再结晶晶粒均匀细小;变形温度高且应变速率高时,发生动态再结晶的区域变小,再结晶晶粒尺寸偏大且极不均匀,低温高速热变形有利于获得均匀细小的再结晶组织。     

偏析法制备高纯电子铝箔的再结晶织构演变

本工作基于偏析法高纯铝制备的高压电子铝箔,用电子背散射衍射(EBSD)和X射线衍射(XRD)方法研究其在退火过程中的再结晶织构演化,并建立元胞自动机(Cellular automata, CA)模型从能量角度解释不同再结晶机制。实验和模拟结果表明,分级退火时,在低温段变形基体中S型取向({123}〈634〉)和Cu型取向({112}〈111〉)的晶粒通过连续再结晶获得长大优势,立方取向({001}〈100〉)晶粒的形核受到抑制,在后续高温段S型取向和Cu型取向晶粒迅速长大并形成了以S型和Cu型织构为主的再结晶织构;直接高温退火时立方取向晶粒优先形核、长大从而形成强立方织构;CA模型表明两种不同退火条件下的能量差异是造成不同再结晶织构的主要原因。     

挤压-剪切工艺挤压AZ31镁合金的组织和织构演变

采用大变形技术"挤压-剪切"(Extrusion-shear,ES)工艺挤压AZ31镁合金并研究其组织和织构演变.结果表明:经ES工艺挤压后能得到细小均匀的再结晶晶粒;其宏观组织内存在多种类型的织构,削弱了基面织构的主导地位;由极图可知{0002}基面织构强度下降,ES工艺的再结晶机制是连续动态再结晶.     

加工工艺对AZ61镁合金拉压不对称性的影响

采用一次挤压变形、二次挤压变形以及一次挤压后再进行锻造的三种加工工艺对AZ61镁合金进行塑性变形,研究不同的加工工艺对镁合金力学性能及拉压不对称性的影响。结果表明:挤压变形可以细化AZ61镁合金的晶粒,而在挤压后进行锻造变形,会使得其晶粒长大粗化。二次挤压后,由于强化了{0002}基面织构,AZ61镁合金的拉伸屈服强度增加,压缩屈服强度下降,使得拉压不对称性加大。而一次挤压后锻造,在挤压基面织构状态得到改变,且由于晶粒粗大,从而总体上使得AZ61镁合金的拉伸屈服强度下降,而压缩屈服强度几乎保持不变,AZ61的拉压不对称性得到改善。     

多道次喷涂对AZ80镁合金基体组织状态的影响

目的 为探究超音速火焰喷涂的高温高速射流对镁合金基体的影响,以形变后镁合金表面纯铜涂层的制备过程为研究对象,研究喷涂过程中镁合金基体的微观组织演化机理。方法 采用超音速火焰喷涂（HVAF）工艺在挤压态AZ80镁合金试样表面制备纯铜涂层,对不同喷涂道次下获得的试样进行微观组织观察与显微硬度测试,结合EBSD分析涂层结合面附近基体的晶粒尺寸分布、再结晶状态及织构取向等。结果 在高温高速射流作用下,涂层结合面附近的基体发生再结晶,平均晶粒尺寸由50μm细化至15.2μm;随着喷涂道次的增加,β相逐渐回溶,孪晶消失,基体硬度先降低至70HV0.2后恢复到80HV0.2,织构强度逐渐减小至10.042。结论 多道次超音速火焰喷涂过程中,由于第二相回溶与再结晶的共同作用,镁合金基体硬度呈现出先降低再升高的趋势;再结晶晶粒以晶界弓出形核与亚晶转变共同形成,并在涂层压应力作用下选择性偏转与长大,逐渐吞并原始变形晶粒;与此同时,亚晶界逐渐转变为大角度晶界,晶粒被再次细化,最终导致涂层结合面处基体产生明显的择优取向。     

67%变形量纯钨轧板在1250 ℃退火过程中的再结晶行为

目的 研究轧制压下量为67％的纯钨板在退火过程中的再结晶行为.方法 对67％变形量纯钨板在1250℃下进行等温退火实验,运用电子背散射衍射技术获得了变形态和退火态的显微组织与织构,量化了其晶粒尺寸、纵横比以及主要纤维织构的体积分数,分析了变形态组织中潜在晶核的信息.在此基础上,对再结晶前后的显微组织和织构进行了对比分析.结果 温轧后纯钨板的组织中包含了潜在的再结晶晶核,W67在1250℃下退火过程中以较快速度发生了不连续静态再结晶.结论 随着退火时间的增加,再结晶晶粒的尺寸逐渐增大,但其纵横比基本保持不变.在再结晶过程中,θ纤维织构和α纤维织构有所增加,而γ纤维织构明显减少.     

冷压缩和冷锻AZ31镁合金的组织演变和静态再结晶动力学研究

对AZ31镁合金进行了冷锻和冷压缩变形,并研究了其在此过程中的组织演变和再结晶动力学.实验结果表明,再结晶分数与退火时间之间的关系可以用JMAK等式采描述.根据动力学分析,可以计算出冷锻和冷压缩的再结晶激活能分别为53.5kJ/mol和85.1kJ/mol.冷压缩处理后的AZ31镁合金的再结晶激活能高于冷锻变形的,这主要与冷锻变形提供了更多的形核点有关.     

不同压下率低碳铝镇静钢板再结晶实验研究

将不同冷轧压下率的低碳铝镇静钢进行不同保温温度和时间的退火再结晶实验研究,利用维氏硬度计、金相显微镜和X射线衍射仪研究了退火后试样的硬度、金相显微组织及织构的变化情况。结果表明:在相同的退火工艺制度条件下,随着冷轧压下率的增加,再结晶开始和结束温度降低,晶粒尺寸减小。当冷轧压下率升高到68%后,冷轧压下率的增加对再结晶晶粒细化的作用减弱,甚至没有细化作用;680℃保温退火时,一开始就发生了再结晶,基本不需要孕育期。随着保温时间的延长,晶粒均匀长大,晶粒饼形程度增加;退火温度由660℃升高到720℃时,{111}面有利织构增加,{100}面不利织构减少,720℃退火温度较为适宜。冷轧压下率为58%的试样在760℃退火时发生了二次再结晶对实验钢板的力学性能产生不利影响。     

预处理工艺对双辊铸轧3003铝合金再结晶行为的影响

对双辊铸轧3003铝合金板材进行了3种预处理退火,研究不同预处理工艺下的冷轧板材在380～500℃退火时晶粒组织和再结晶织构的变化规律。结果表明:最优化预处理工艺为610℃/12h+460℃/12h,高温阶段第二相尺寸发生粗化,低温阶段基体中Mn的过饱和固溶度显著降低,两者均有利于提高后续退火时的再结晶形核率。500℃退火时,在粗大第二相的附近产生了粒子诱发形核机制,降低了再结晶织构强度;并且退火时几乎不存在析出,析出相对再结晶形核的抑制作用甚微,从而得到了晶粒细小、织构弱的再结晶组织。