脉冲电流对1420铝锂合金超塑性及组织演变影响

通过温度480℃、初始应变速率0.001 s~(-1)条件下单轴超塑拉伸试验,研究了脉冲电流对1420铝锂合金超塑性变形行为的影响,在此基础上,利用光学显微镜(OM),透射电镜(TEM),X射线衍射(XRD)等分析手段,研究了脉冲电流对1420铝锂合金超塑变形过程中的晶粒形貌及尺寸、位错形态及密度的影响规律,结果表明:脉冲电流提高了1420铝锂合金超塑变形性能,降低了变形抗力,与未加脉冲电流超塑拉伸实验结果相比,施加脉冲电流后超塑拉伸延伸率由160%提高到270%,提高了68%;峰值应力由14.3 MPa降到10.7 MPa,降低了25%。1420铝锂合金超塑变形过程中发生了动态再结晶,脉冲电流促进了再结晶的形核,使变形后的组织更加均匀、细小,相同应变条件下,施加脉冲电流超塑变形后的平均晶粒尺寸低于未加脉冲电流超塑拉伸;位错运动是1420铝锂合金超塑变形重要的变形协调机制,脉冲电流促进了位错运动、打开了晶内位错缠结,降低了相同变形条件下的位错密度,使变形协调更易于进行。     

粗晶Mg-3Gd-1Zn合金高温压缩变形过程中的动态再结晶

研究了粗晶Mg-3Gd-1Zn合金在723 ～823 K,应变速率0.100 ～0.001s-1条件下单轴压缩变形过程中的动态再结晶行为.研究结果表明,其热压缩曲线为典型的动态再结晶型,峰值流变应力和稳态流变应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;在该实验温度范围内其变形激活能约为140 kJ·mol-1;再结晶晶粒尺寸lnd与lnZ参数偏离线性关系,且变形温度对再结晶晶粒尺寸的影响比应变速率更大.利用金相和电子背散射技术(EBSD)对773 K,0.010 s-1条件下压缩不同变形量的Mg-3Gd-1Zn合金进行了组织表征,发现其动态再结晶大都发生在孪晶界及其与原始晶界的交叉处,主要为孪生诱发动态再结晶形核(TDRX)机制.再结晶形核初期形状不规则,晶界倾向于呈直角,随着应变量的增大,由于晶界的局部迁移,再结晶晶粒逐渐转变为稳定的等轴晶.     

搅拌摩擦焊Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金的超塑性变形行为研究

SP700钛合金(Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo)具有非常优异的低温超塑性和较宽的低温热加工窗口。本文分别采用最大m值法和恒应变速率法,针对SP700钛合金搅拌摩擦焊接头超塑性变形行为进行了研究。研究结果表明:采用最大m值法在795℃获得了最大超塑延伸率为989.9%;采用恒应变速率法,在795℃、应变速率为5×10~(-4)s~(-1)条件下获得最大超塑延伸率为687%。两种方法较母材的最佳超塑温度(765℃)均有所提高。对比搅拌摩擦焊焊核区的细晶组织,经超塑拉伸变形后,微观组织晶粒粗化严重,且β相含量减少。引起晶粒显著粗化的原因可能是经搅拌摩擦焊剧烈的塑性变形后导致的晶粒内部畸变能增加,在后续的超塑变形过程中晶粒长大势能增加所致。较高应变速率条件下的变形机制为晶粒拉长、长大、断裂和再结晶球化。搅拌摩擦焊焊接接头焊核区及热机械影响区存在较为明显的组织不均匀,经超塑变形可有效改善搅拌摩擦焊焊接接头的组织不均匀性。     

变形条件对GH625合金高温变形动态再结晶的影响

采用Gleeble高温压缩实验研究了变形条件对GH625合金高温变形动态再结晶的影响,结果表明:当变形程度较小时,原始晶粒内部出现大量孪晶,晶界呈现锯齿状凸出;随变形程度的增加,在晶界弓出部位开始形核,形成大量再结晶晶粒,随变形程度进一步增加,GH625合金动态再结晶体积分数增大,但是再结晶晶粒尺寸无明显变化;GH625合金动态再结晶是一个受变形温度和应变速率控制的过程,变形温度越高,动态再结晶越容易形核,应变速率越小,动态再结晶过程进行得越充分。在低应变速率条件下,GH625合金获得完全动态再结晶组织的温度随变形速率的升高而升高,而在高应变速率条件下必须考虑变形热效应对合金变形组织的影响。     

2055铝锂合金热拉伸的显微组织与流变应力行为

用Gleeble-1500热模拟机对2055铝锂合金进行高温拉伸,研究合金在温度为480～540℃、应变速率为0.000 1～0.1 s~(-1)区间内的热变形行为,并通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察和分析合金的显微组织。结果表明:热拉伸过程分为3个阶段,各阶段的变形机制不同。热拉伸过程中表现出明显的流变稳态,合金的主要变形机制由动态回复向动态再结晶转变。在应变速率0.001 s~(-1)下,变形温度为480℃时,很难观察到再结晶晶核,变形温度为510℃和540℃时出现锯齿状晶界,且温度越高,锯齿状晶界越明显,该现象属于典型的几何动态再结晶;温度一定时,应变速率越低,合金的峰值应力越小,表明2055铝锂合金具有正应变速率敏感性。采用Sellars和Tegart提出的包含变形激活能Q和温度T的双曲线正弦函数本构方程来描述合金的热激活行为,热变形激活能为226.783 kJ/mol。     

热压缩参数对新型粉末高温合金微观组织的影响

采用电子背散射衍射(EBSD)方法,研究了某新型粉末高温合金热压缩过程中显微组织演变。结果表明,提高变形温度能够促进动态再结晶(DRX)。随着应变速率的升高,再结晶分数先降低后升高;高变形温度和低应变速率促进了晶粒的生长;变形温度的上升有利于孪晶的形成,但过高温度下界面能降低,孪晶的形成受到抑制。晶界迁移时间抑制孪晶的产生,而高应变速率下储存能的增大导致孪晶含量增大;高变形温度能够增强动态回复(DRV),从而降低几何必须位错(GND)密度。而应变速率的上升由于减少动态回复时间和产生压缩热,使GND密度先上升后下降。     

700℃超超临界锅炉材料GH4700合金热压缩行为

利用变形温度为1120~1210℃、应变速率为0.1~20 s-1以及变形量为15%~60%的等温热压缩实验研究了GH4700合金的热变形行为.通过对低温和高应变速率条件下的形变热效应进行修正,得到准确的流变曲线,推导出描述峰值应力与温度和应变速率等变形参数的本构方程,并得到GH4700合金热变形表观激活能为322 kJ.组织分析表明,动态再结晶是热变形过程中最主要的软化方式,再结晶形核方式为应变诱发晶界迁移,变形温度升高和应变速率增大均有利于再结晶形核.再结晶发展阶段,随着变形量的增大和变形温度的升高,动态再结晶比例增加,在应变速率-温度坐标中,再结晶比例等值线呈反"C"形式.采用分段函数描述了不同应变速率下GH4700合金动态再结晶晶粒尺寸与变形参数的关系.      

Ti-15-3合金超塑性变形及微观组织演变

研究了Ti-15-3合金以不同的应变速率进行一段拉伸与二段拉伸后的力学性能与微观组织. 试样在超塑性变形过程中发生了不同程度的连续动态再结晶, 第二相粒子弥散分布在β相基体中, 晶粒尺寸随变形量的增加而减小, 而晶界取向差则随变形量的增加而增加. 非理想组织的Ti-15-3合金在二段拉伸条件下表现出更好的超塑性.     

磷对NiAl超塑性行为的影响

研究了磷对NiAl超塑性变形的影响.结果表明,磷在晶界的偏聚对NiAl的超塑性变形有重要影响.磷的偏聚阻碍了合金变形过程中的动态回复和动态再结晶,加剧了晶界处孔洞的形成,从而造成了NiAl-P合金较长的加工硬化阶段以及最大伸长率下降、变形激活能升高、应变速率敏感指数减小.因此,磷对NiAl的超塑性变形有害.     

厚板2195铝锂合金搅拌摩擦焊缝组织及性能研究

采用搅拌头转速800r/min、焊接速度150mm/min、搅拌头倾角2.5°的工艺参数焊接了10mm厚2195铝锂合金,并对接头组织及性能开展分析研究。结果表明:厚板2195铝锂合金搅拌摩擦焊接头组织分为焊核区、热机影响区、热影响区及轴肩影响区四个区域,且焊核中心也有明显的"洋葱环"结构;接头抗拉强度及延伸率分别达到母材的70%与60%,力学性能良好;接头各区域受搅拌作用及热循环影响的不同,晶粒组织尺寸存在差异,焊核区硬度最低,热机影响区次之,母材区硬度最大;接头断口以等轴韧窝为主,属于典型韧性断裂。     

TA32钛合金板材的超塑性能研究

研究了真空环境中TA32钛合金板材在温度950℃、应变速率5.32×10^-4~2.08×10^-2 s^-1条件下的超塑性变形行为。结果表明,在不同应变速率条件下,合金的流变应力曲线特征和显微组织演变显著不同。在应变速率较低(5.32×10^-4~3.33×10^-3 s^-1)条件下,拉伸真应力-真应变曲线呈传统超塑变形的稳态流动特征,变形后的合金中初生α相晶粒尺寸较大;在高应变速率(8.31×10^-3 s^-1~2.08×10^-2 s^-1)条件下,拉伸真应力-真应变曲线中流变应力增大到峰值后快速单调递减直至试样断裂,合金变形过程中初生α相发生动态再结晶,晶粒尺寸较低应变速率条件下显著细化。950℃时,TA32钛合金板材均具有超塑性变形能力,超塑性延伸率在145%~519%之间;当应变速率为5.32×10^-4 s^-1时,具有最佳的超塑性,拉伸延伸率可达519%。断裂区形貌分析发现,TA32钛合金板材的超塑性断裂模式为空洞聚集-连接-长大型断裂。     

细晶Ti-6Al-4V合金的超塑性变形行为与组织演变

对不同温度下退火处理后的细晶TC4合金板材进行超塑性拉伸变形,研究该合金在750~850℃,应变速率为3×10-4~1×10-3 s-1条件下的超塑性拉伸变形行为,分析晶粒尺寸、变形温度和β相含量对合金性能的影响。结果表明:退火后的(α+β)型细晶Ti-6Al-4V合金表现出良好的超塑性,并且晶粒越细,最佳超塑性变形温度越低。晶粒直径为2.5μm、β相含量(体积分数)为9.6%的TC4合金在温度为800℃、应变速率为1×10-3 s-1的变形条件下,伸长率最大,达到862%。不同晶粒度合金的应变速率敏感系数m均随变形温度升高先上升后下降,最高达0.61。β晶粒处于α晶粒三叉晶界处,升温或拉伸变形时聚集并沿α晶界长大,形成细长的β晶粒并逐渐变粗大,因此在900℃以上高温下合金的超塑性变形能力降低。     

GH4169合金动态再结晶的有限元模拟与实验研究

以热模拟实验为基础,建立固溶态GH4169合金的动态再结晶模型,应用DEFORM-3D有限元软件模拟圆柱状试样在不同压缩变形条件下的动态再结晶体积分数分布;结合金相定量分析、电子背散射衍射(Electron backsatter diffraction(EBSD))分析及有限元模拟结果,对比研究变形参数对圆柱状GH4169合金心部微观组织的影响。研究结果表明:升高变形温度及降低应变速率,均可促进圆柱状GH4169合金热模拟压缩试样变形的均匀性;应变速率的降低可加速GH4169合金中小角度晶界向大角度晶界的转变过程;GH4169合金的动态再结晶形核机制为以原始晶界为主的非连续动态再结晶,在试验变形条件下,孪晶界的演化对动态再结晶过程起重要作用;同时,分析实验结果与模拟结果之间的差异及其原因。     

Inconel 718高温合金SMAW焊接接头组织及力学性能研究

对Inconel 718镍基高温合金进行焊条电弧焊(SMAW)焊接试验,研究其接头显微组织和力学性能。结果表明,焊接接头由五部分组成,分别为焊缝区、细晶区、不完全再结晶区、粗晶区以及基体;由于焊缝区有大量Laves相的存在,导致焊缝区为焊接热影响最薄弱的区域,拉伸试样断裂位置在焊缝处;显微硬度测试表明焊缝区硬度最低,母材硬度最高。     

冷变形及退火对薄板5182铝合金微观组织与力学性能的影响

本文研究了冷轧过程中不同的冷变形及退火工艺对薄板5182铝合金晶粒组织、拉伸性能与各向异性影响。研究结果表明,当退火温度在300℃时,5182合金中发生不完全再结晶。随着冷变形量的增加,拉伸强度先增加后降低,延伸率逐渐增加;当退火温度在320℃~380℃时,5182合金中发生完全再结晶,变形量为30%的试样晶粒发生异常长大形成粗大晶粒;而变形量大于50%的试样晶粒发生完全再结晶形成细小等轴晶。随着冷变形量的增加,拉伸强度略有增加,延伸率变化较小。     

电子束焊喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金的组织性能研究

采用电子束焊接的方法对10 mm厚的喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金板进行了拼焊实验。采用金相显微镜、扫描电镜、室温拉伸实验、显微硬度等方法分析了焊接接头的微观组织,测试了焊接接头的力学性能及显微硬度。结果表明,喷射成形Al-Zn-Mg-Cu合金焊接接头由三个区域(近缝区母材,焊核区,热影响区)组成。焊缝宽为0.3～1.0 mm,焊核区由尺寸约3～8μm的等轴细晶组成,析出相沿晶界分布,晶内析出相较少;热影响区大部分保留了母材的原始组织特征,小部分区域发生了重熔。从焊缝区到母材,显微硬度值逐渐下降,焊缝区硬度值高出母材约35。经T6处理后,焊接接头强度约为母材的82%。     

Ti-55钛合金板材的超塑性变形及组织演变

研究了Ti-55钛合金板材在应变速率为8.30×10~(-4)～1.32×10~(-2)s~(-1)、变形温度885～935℃条件下的超塑性拉伸变形行为和显微组织演化。结果表明:细晶Ti-55钛合金板材表现出良好的超塑性,在温度925℃和应变速率为6.64×10~(-3)s~(-1)条件下,最大延伸率可达987%,即使在1.32×10~(-2)s~(-1)的高应变速率条件下也获得了872%的断裂延伸率。在应变速率不变的条件下,变形温度的升高,动态再结晶程度增大,有利于细小等轴的α相晶粒发生相转变。变形速率的不断降低,α相晶粒容易聚集并长大,α相含量减少,β相含量增加,材料塑性反而有所下降。此外,在超塑性变形的过程中,变形区域晶粒长大速度要大于夹头区域,随着变形程度的增大,α相的含量也随之减少,Ti-55材料的变形能够促使晶粒的聚合长大和α相的相转变。     

TC11钛合金等轴组织热变形行为与组织演变

采用等温恒应变速率压缩试验研究了TC11钛合金等轴组织两相区980～800℃,应变速率O.001～O.1 s-1,变形程度50%条件下的变形行为,分析了变形参数对应力-应变曲线、微观组织演变机制和规律的影响,建立了该合金两相区变形的热加工图,并采用EBSD技术测试了热变形组织的晶界特征.结果表明:(1)980℃变形,β相是主要变形相,O.001～O.1 s-1之间的功率耗散效率值在动态回复和再结晶范围内;α相经历了变形促进下的溶解(高应变速率)和聚集粗化(低应变速率)的过程,即α晶粒尺寸和相含量随着应变速率的加快明显减小.(2)950～900℃变形,O.001～O.01 s-1之间的功率耗散效率值在超塑性变形范围内;变形主要是软基体的β相和界面的变形行为;变形过程中,α晶粒尺寸和相含量基本不变.(3)850～800℃变形,α相是主要变形相,发生了连续动态再结晶过程;β相起晶界协调变形的作用.     

高温形变参数对4J32超因瓦合金组织演变的影响

使用热模拟压缩试验仪器,设置850～1 150℃不同应变温度和0.1～10 s^-1应变速率等热变形参数进行试验,通过金相显微镜、热模拟试验等设备对合金进行组织形貌表征,结合热模拟压缩试验应力应变曲线及合金组织形貌进行分析,系统性研究4J32超因瓦合金(Fe-32Ni-4Co)在850～1 150℃高温热变形行为及组织形貌演变过程。研究发现,4J32超因瓦合金在900℃以下热变形过程不发生动态再结晶,且合金中存在大量的变形晶粒组织。当热变形温度大于1 050℃时,合金开始发生动态再结晶,且应变速率越快其动态再结晶程度越高。研究结果表明,超因瓦合金最优的热变形温度>1 100℃,应变速率为10 s^-1。     

TA1中厚板电子束焊接头疲劳裂纹扩展速率研究

针对厚度为30 mm的TA1工业纯钛试板开展电子束焊接试验。通过对焊接接头的母材、热影响区和焊缝进行微观组织及维氏硬度测试,分析焊接过程对TA1材料组织及性能的影响。将疲劳裂纹扩展特性与接头各区域组织相结合,论述微观组织分布差异对焊接试样宏观裂纹扩展路径及裂纹扩展速率的影响。结果表明:与TA1母材相比,电子束焊接头焊缝及热影响区具有更高的疲劳裂纹扩展抗力,导致疲劳裂纹扩展路径发生偏折并最终偏向母材。与具有等轴α相的母材相比,电子束焊接过程中生成的锯齿α及α柱状晶对疲劳裂纹扩展具有阻碍作用。在应力比为0.1的试验条件下,焊缝处的疲劳裂纹扩展速率最低,热影响区其次,母材最高。