Microstructures and compression properties of copper processed by high-pressure torsion

通过高压扭转对铜试样施加不同程度的变形, 研究了样品扭转面(ND面)和纵截面(TD面)上微观组织特征. 对ND面, 在较小的剪应变下, 原始晶粒形貌模糊, 晶粒内部形成等轴状的位错胞及亚晶结构; 随变形量的增大, 亚晶 间取向差及亚晶内部的位错密度增大, 最后形成亚微米尺度的等轴晶粒. 对TD面, 变形初期原始晶粒被拉长, 晶粒内 部为位错墙分割成的层状结构, 层内为拉长的位错胞; 随变形程度的增大, 拉长晶粒的宽度减小, 与剪切方向的夹 角减小, 晶内层状组织间距减小, 并逐渐演化成拉长的亚晶组织; 进一步增大变形, 晶粒拉长痕迹消失, 变形组织 与ND面相似, 为等轴状亚微米晶粒. 压缩实验表明, 经16圈扭转后, 整个试样上的压缩性能基本均匀, σ0.2达到385 MPa, 应变率敏感性指数增大至0.021.     

高压扭转Cu试样微观组织的热稳定性分析

通过高压扭转对Cu试样施加不同程度的变形,利用OM,TEM及差示扫描量热仪(DSC)对变形组织微观结构及其热稳定性进行了分析.在较小的变形程度下,变形组织为高位错密度的位错胞、亚晶组织,试样的变形储能随变形量的增大而增大,在切应变等于13时达到最大,为0.91 J/mol,DSC曲线显示的放热峰随变形量的增大向低温方向偏移;进一步变形,动态回复加剧,高位错密度的亚晶组织逐渐演化成无位错的等轴状晶粒组织,试样的变形储能减小,组织的稳定性提高.显微硬度随退火温度的提高而减小,晶粒的明显长大导致显微硬度急剧减小.出现明显晶粒长大的温度较DSC曲线显示的放热峰起始温度低45℃左右,这主要是由于变形组织的回复再结晶过程是退火温度与时间的函数,降低处理温度并延长处理时间能达到与高温短时处理相同的效果.     

侧向等径挤压过程中的材料组织演化规律

论述了采用侧向等径挤压简称(ECAE／ECAP)技术制备超细晶材料的基本原理和组织演化过程。试验采用紫铜棒作为试样，在室温下进行了多道次挤压，等径挤压后，原始晶粒中产生了大量位错缠结和位错胞，随着挤压道数的增加，由原来被拉长的显微组织逐渐变成等轴显微组织。挤压4道次后，变形织构消失，挤压6道次后，位错胞崩塌变成为亚晶或晶粒，之后，晶界会不断增厚以及晶粒旋转，使亚晶变成大角度均匀的等轴超细晶，其晶粒尺寸为500nm～1μn。     

模具结构对反复模压变形5052铝合金显微组织的影响

在自制的新型组合式模具上对商业5052铝合金板材进行两种不同结构模具下的反复模压变形,并用光学显微镜和透射电镜对变形合金进行显微组织分析。结果表明:限制模压(Constrained Groove Pressing,CGP)变形和非限制模压(UnconstrainedGroove Pressing,UGP)变形均能够有效细化5052铝合金,其平均晶粒尺寸随变形道次的增加而减小。在两种不同结构模具的反复模压变形下,5052铝合金呈现出不同的组织特征。经CGP变形后合金组织基本由破碎的等轴小晶粒构成,形成包含高密度位错的等轴状亚晶;而经UGP变形后,形成类似于冷轧变形金属组织的拉长晶粒和具有较大取向差的包含高密度位错的带状亚结构。与UGP相比,CGP更有利于晶粒细化和形成等轴晶粒。     

转速对高压扭转Cu试样的组织与性能的影响

通过高压扭转(HPT)技术在不同转速条件下实现了Cu试样的晶粒细化.利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)及显微硬度计观察并测试了组织的结构与性能,并基于有限元计算了变形诱导试样的温升,研究了转速对Cu试样的组织细化与性能的影响.结果表明:转速由1/3 r·min-1增大至1 r·min-1,经1圈扭转变形,试样温度由40.8℃升高到54.1℃,变形组织均为100～600 nm的高位错密度位错胞/亚晶组织,显微硬度由初始态的52HV0.05增大至140 HV0.05;经16圈扭转变形,试样温度由50.4℃升高到97.4℃,组织细化到200 nm.慢速扭转变形试样晶内位错密度高,微观组织处于严重变形状态;而快速扭转试样晶内衬度均匀,位错较少,微观组织经历明显的动态回复,显微硬度较慢速扭转变形试样低6%.     

Zn-5Al合金的等径弯曲通道变形

研究了等径弯曲通道变形过程中Zn-5Al合金的组织变化及其显微硬度变化.在变形过程中晶粒首先被拉长,分裂成条带组织,条带组织与晶粒内部缠结的位错发生作用形成位错胞,胞内位错进一步变形后在胞壁集结变为二维晶界,进而形成小角度的亚晶界或者大角度的晶界,使组织细化.TEM结果表明,在150 ℃的温度下,经过7道次变形后,Zn-5Al合金的微观组织得到细化,平均晶粒尺寸在1.0 μm以下.同时,合金的维氏硬度从72.5增加到83.8.     

高应变速率下共析珠光体钢的微观组织演变

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对原始组织为层片状珠光体的高碳钢进行了高应变速率变形实验,借助SEM、TEM对变形后珠光体的微观组织演变规律进行了分析研究。结果表明:在高应变速率变形条件下,共析珠光体钢发生绝热剪切现象,原始珠光体组织中存在着绝热剪切带,绝热剪切带的宽度约为1.5μm,绝热剪切带外部区域存在着高密度位错、位错胞以及亚晶,而绝热剪切带内部区域则在动态回复和动态再结晶的作用下演变成晶粒尺度均在亚微米量级的超微细复相组织(铁素体+渗碳体)。     

热变形温度对Cu-Sn-P合金微观组织的影响

通过EBSD,TEM等方法对Cu-Sn-P在合金200～500℃的热变形组织进行分析。研究表明:经热变形后的晶粒组织垂直于受力方向被拉长,大部分为变形晶粒,应变硬化效果明显,基体内部存在较大的形变储能。再结晶主要在位错密度较大区域形核,软化作用比较微弱。热变形组织内部亚晶组织及位错聚集区密集分布,发现了刃型位错的交割以及位错列的滑移作用。当变形温度为500℃时,在再结晶晶粒内部会出现台阶状的退火孪晶。     

激光冲击处理诱导AZ31B镁合金表面纳米化

根据优化的激光工艺参数,利用激光冲击处理技术在AZ31B镁合金上制备出纳米结构表层,采用X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)表征了AZ31B镁合金激光冲击处理后表面纳米层的微观结构,分析了纳米晶粒内微挛晶的成因,探讨了激光冲击处理诱导AZ31B镁合金晶粒细化的机理。晶粒细化机理归纳如下:在原始晶粒内,位错滑移导致位错缠结,应力集中诱发机械孪生;在亚晶粒和已经细化的晶粒内,继续形成位错缠结和位错胞;位错缠结转变成小角度取向差的亚晶界,细分粗大晶粒成亚晶粒;亚晶界演变成大角度晶界,最终形成等轴状、取向随机分布的纳米晶组织。     

高压扭转工艺对TA15钛合金组织和性能的影响

通过高压扭转工艺制备不同扭转圈数的TA15试样,利用金相观察、X射线衍射分析和显微硬度测试,分析高压扭转工艺对TA15钛合金组织和性能的影响。结果表明,变形后试样显微组织沿径向分布不均匀,随着扭转圈数增加,组织中粗大的初生等轴α相逐渐减少,晶粒细化效果明显,材料在(200)晶面出现择优取向;高压扭转变形后,材料的亚晶尺寸减小,微观应变和位错密度显著增加;变形后试样的显微硬度显著提高,且随着扭转圈数的增加,硬度逐渐增加,扭转圈数大于4圈时,显微硬度值趋于饱和。