不同热变形条件下脉冲电沉积制备Al2O3/Ni-Co纳米复合材料力学性能的研究

采用脉冲电沉积技术制备不同大小Al2O3颗粒的Al2O3/Ni-Co纳米复合材料,研究其在不同应变速率和变形温度下的力学性能变化。结果表明,在应变速率为8.33×10-4s-1时,变形温度升高,材料的伸长率先增大后减小;应变速率为1.67×10-2s-1时,变形温度升高,材料的伸长率先减小后增大。断裂后材料表面未发现硫的偏析,但出现大量位错和孪晶。表明经超塑性变形后,复合材料内孪晶是晶界滑移的重要协调机制。     

ZK60镁合金高应变速率压缩变形的流变行为及显微组织(英文)

在250~400°C的温度范围和0.1-50 s-1的应变速率范围内对ZK60合金进行压缩变形,对其流变行为和显微组织进行研究。结果表明,在低应变速率(0.1~1 s-1)下压缩变形时,再结晶主要发生在初始晶界上;在高应变速率(10~50 s-1)下压缩变形时,再结晶同时在初始晶界和孪晶上发生。合金在应变速率10~50 s-1和温度250~350°C的变形条件下获得均匀、细小的再结晶组织。因此,合金的最佳热加工工艺范围为应变速率10~50 s-1、变形温度250~350°C。高应变速率压缩变形条件下的孪生诱发动态再结晶过程分三步,首先,高位错密度孪晶分割初始晶粒;然后,孪晶内的位错发生重排形成亚晶;最后,随着应变的增加而形成再结晶晶粒。     

锆合金在应变速率1000s~(-1)下动态压缩显微组织的演化规律(英文)

研究锆合金在应变速率1000s-1动态压缩条件下的显微组织演化规律。基于相同应变速率下多次撞击的方法实现锆合金动态压缩下4个不同的应变水平。在不同的应变水平下,应力—应变曲线具有明显的应变硬化效应,几乎观察不到明显的热软化效应。标定的晶粒边界图像表明,在不同的应变水平下,在变形组织内均可观察到大量的小角晶界,同时,小角晶界的数量和密度随着应变的增加而增多。除了在晶粒边界图像中观察到的小角晶界和大角晶界外,在不同的应变水平下还可观察到孪晶界。孪晶界的类型主要包括{10 1 2}、{11 2 1}拉伸孪晶和{11 2 2}压缩孪晶,且大多数孪晶界为{10 1 2}拉伸孪晶。随着应变水平的增加,变形组织中孪晶界的密度变化不明显。基于不同应变水平下变形组织的表征,提出了动态载荷下锆合金变形和演化过程。显微硬度测试表明,撞击试样的硬度随着应变的增加而逐渐增大,这主要与位错塞积引起的应变硬化有关。     

新β型Ta-TiAl合金的高温开裂行为

利用Gleeble-3800 型热模拟试验机对铸态TiAl-3Ta-x(Cr, W)合金进行了等温热压缩试验,研究了该合金在1150～1300 ℃及 0.1～1 s~(-1)应变速率下的高温变形后的开裂机理。结果表明:铸态合金表面开裂主要以 45°剪切开裂和纵向自由表面开裂为主,但起裂位置不同;合金的热变形损伤以及开裂行为对热加工参数极为敏感,且其开裂程度随着变形温度的降低、应变速率的增大以及变形量的增加而变化。合金在高温高应变速率下热变形,易在晶界附近形成高密度位错、变形位错与滑移带等微缺陷,并在进一步变形中形成微裂纹。微裂纹沿着β晶界、α_2/γ片层内、相邻晶粒之间、晶界与晶内等位置形核。     

High Temperature Discontinuous Yielding in a New Near β Titanium Alloy Ti-7333

对一种新型近β钛合金Ti-7333在温度为770~845℃,应变速率为10-3~1 s-1条件下的高温不连续屈服行为进行了研究。结果表明:在试验温度范围内,当应变速率大于10-2 s-1时,Ti-7333合金高温变形过程中会出现不连续屈服现象。该合金的不连续屈服幅度随着应变速率的减小和温度的升高而逐渐增大,而且屈服的幅度对应变速率较温度更为敏感。通过对不连续屈服现象的显微组织观察可知,这是由于随着应变的增大,在晶界处生成的可动位错在塑性变形中向晶粒内部扩展传播所导致,晶界是这些可动位错的位错源。不连续屈服现象与位错源局部位错攀移开动传播、晶界迁移以及(或者)合金元素固溶重排过程有关。     

新型近β钛合金Ti-7333的高温不连续屈服行为（英文）

对一种新型近β钛合金Ti-7333在温度为770~845℃,应变速率为10-3~1 s-1条件下的高温不连续屈服行为进行了研究。结果表明:在试验温度范围内,当应变速率大于10-2 s-1时,Ti-7333合金高温变形过程中会出现不连续屈服现象。该合金的不连续屈服幅度随着应变速率的减小和温度的升高而逐渐增大,而且屈服的幅度对应变速率较温度更为敏感。通过对不连续屈服现象的显微组织观察可知,这是由于随着应变的增大,在晶界处生成的可动位错在塑性变形中向晶粒内部扩展传播所导致,晶界是这些可动位错的位错源。不连续屈服现象与位错源局部位错攀移开动传播、晶界迁移以及(或者)合金元素固溶重排过程有关。     

变形温度对异种钛合金电子束焊件显微组织与力学性能的影响

研究等温和近等温锻造变形温度对电子束焊接的异种合金(Ti2AlNb金属间化合物与TC11两相钛合金)焊接界面的显微组织与接头拉伸性能的影响。采用OM、SEM对焊缝区组织及拉伸度样断口进行观察,并对接头的拉伸性能进行研究。结果表明:电子束焊接的Ti2AlNb/TC11异种合金焊接界面的显微组织和接头的拉伸性能对变形温度敏感,在950℃变形后,位于焊缝一侧的Ti2AlNb合金中O相的含量大大增加,而位于焊缝另一侧的TC11合金为等轴α相和条状α相的混合组织,但焊缝上仍可见到断续相连的晶界α/α2相;在1010℃变形后,TC11合金具有魏氏体组织特征,这时焊缝上的晶界α/α2相完全断开;经950℃变形的试样在室温拉伸时,在Ti2AlNb合金中发生脆性断裂,这与O相不易协调变形有关,经500℃高温拉伸时,合金表现出较高的强度和较好的塑性,这是由于焊接界面的α/α2相颗粒较小,断裂位置转移到TC11钛合金上所致;经1010℃变形的试样表现出一定的强度,但是塑性严重下降,这与TC11钛合金的魏氏组织特征有关;因此,异种合金进行等温变形时,须严格控制变形温度。     

TC11钛合金热压缩变形时微观组织演变规律研究

在变形温度1030~1120℃,应变速率0.001~1.0 s-1,最大变形程度50%时对TC11钛合金进行了高温压缩热模拟试验。分析了TC11钛合金高温流变应力—应变曲线变化规律;分析了变形温度、应变速率和变形程度对组织性能的影响规律。结果表明:在应变速率较小时,TC11钛合金的α相被拉断,在原始晶界处出现细小的晶粒;在应变速率较高时,α相晶粒呈细小的等轴晶;变形温度越低,初生α相的含量越多。     

应变速率对电场处理GH4199合金拉伸变形行为的影响

研究了电场处理后的长期时效GH4199合金在不同应变速率下的拉伸变形行为.结果表明,随应变速率增加合金屈服强度升高,应变速率低于3.3×100 s-1时,应变速率敏感指数m值较低且随应变速率的增加无明显变化;当应变速率超过3.3×100 s-1时,m显著升高,当应变速率为3.3×101 s-1时,m达到0.16;随应变速率增加合金拉伸塑性呈下降趋势;在较低应变速率范围内变形时,电场处理后产生的退火孪晶是改善合金塑性的主要因素,随着应变速率的提高,晶内开动的滑移系数量增加,塑性变形能力随之提高,但存在于合金晶界处的连续分布的碳化物对晶界的弱化作用逐渐显露,晶界与晶内塑性变形能力差异增大,晶界成为断裂的主要途径,导致合金塑性降低.     

变形、氘对HR1钢室温α′马氏体相变的影响

对预充氘和未充氘的HR1抗氢脆奥氏体钢试样以10-3s-1、10-4s-1和10-5s-1三种速率进行室温拉伸变形,采用XRD和VSM两种手段研究了室温下HR1钢的应变诱发α′马氏体转变行为,以及变形量、变形速率和预充氘对α′马氏体转变的影响。结果表明,HR1钢的未充氘试样在室温下以10-3s-1速率拉断后在断口附近发生了α′马氏体转变,变形量减小时,α′马氏体转变量减少;变形速率越慢,α′马氏体转变量越大。在室温准静态拉伸时,预充氘抑制了HR1钢中的应变诱发α′马氏体转变;变形速率下降,这种抑制作用增强。     

等轴组织α-β钛合金热变形微观组织的表征(英文)

研究等轴组织TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)合金在两相区980～800℃温度范围和应变速率0.001s-1,0.01s-1,0.1s-1条件下的热变形行为和微观组织演变。分析热力模拟参数对应力—应变曲线和微观组织演变的影响。并采用电子背散射衍射(EBSD)技术测试表征变形组织的晶界特征。研究结果表明:在980℃变形时,β相是主要变形相,发生了不连续动态再结晶;同时,α相经历了变形促进下的聚集粗化(低应变速率)和溶解(高应变速率)的过程,即α相含量和晶粒尺寸随着应变速率的加快而明显减小。在950～900℃,0.001s-1应变速率的条件下发生超塑性变形时,变形主要集中在软的β相,以及相界和晶界处。在850℃时,α相是主变形相,变形微观组织的演变机理是α相的连续动态再结晶,β相起晶界协调变形的作用。     

Ti53311S钛合金热变形的组织和机制分析

用Gleeble-1500型热模拟试验机对Ti53311S钛合金在温度为880～1080℃,应变速率为0.001～10 s-1的条件下进行高温压缩变形行为的研究.测试了其真应力.真应变曲线,采用双曲正弦本构方程计算出激活能,双相区为641 kJ/mol,β相区为244 kJ/mol.观察了变形后的显微组织,并分析了其变形机制.结果表明:该合金对温度和应变速率敏感,不同变形条件下应力值变化很大;应变速率敏感指数(m)随温度升高而降低,而变形激活能(Q)随温度升高而增大.合金的变形机制在双相区为晶界滑移和晶粒球化,在β单相区为动态回复.     

变形温度对摩擦焊件显微组织与拉伸性能的影响

异种合金焊接件在航空工业中显示出巨大的应用潜力。针对线性摩擦焊接的Ti2AlNb/TC11焊件接头抗拉强度低和塑性差的特点,对其进行热变形,研究变形温度对焊件接头显微组织与拉伸性能的影响。结果表明,在温度950℃变形后,焊件室温拉伸时在Ti2AlNb合金侧出现脆性断裂;在温度1010℃变形后,母材TC11合金显微组织严重粗化,焊件在室温下表现出一定的强度,但是塑性较差;当在温度980℃变形时,焊件不仅具有较高的强度,也表现出极好的韧性,这与所观察到的显微组织特点相一致。     

超细晶工业纯钛的变形、应变速率敏感性和激活体积

在温度为250~450 ℃、应变速率为1×10-4-1 s-1的条件下,对超细晶工业纯钛进行变速率压缩实验,计算超细晶工业纯钛的应变速率敏感性因子和激活体积,并研究超细晶工业纯钛的变形行为。研究结果表明：超细晶工业纯钛在稳态变形阶段存在流变软化效应,这是受变形过程中大角度晶界和位错活动所控制的。超细晶工业纯钛的应变速率敏感性因子和激活体积在数值上都相对较低,应变速率敏感性随着变形温度的升高而增加,但激活体积独立于变形温度。应变速率敏感性和激活体积的数值表明晶粒内部位错之间的交互作用几乎不发生,而位错与晶界之间的交互作用显著影响超细晶工业纯钛的塑性变形。     

Microstructure evolution model based on deformation mechanism of titanium alloy in hot forming

The microstructure evolution in hot forming will affect the mechanical properties of the formed product. However, the microstructure is sensitive to the process variables in deformation process of metals and alloys. A microstructure evolution model of a titanium alloy in hot forming, which included dislocation density rate and primary a phase grain size, was presented according to the deformation mechanism and driving forces, in which the effect of the dislocation density rate on the grain growth was studied firstly. Applying the model to the high temperature deformation process of a TC6 alloy with deformation temperature of 1 133 - 1 223 K, strain rate of 0.01 -50 s^-1 and height reduction of 30%, 40% and 50%, the material constants in the present model were calculated by the genetic algorithm（GA） based objective optimization techniques. The calculated results of a TC6 alloy are in good agreement with the experimental ones.     

铸态TC21钛合金高温热变形行为及加工图

研究了铸态TC21钛合金在温度1000~1150℃,应变速率0.01~10s-1条件下的高温压缩变形行为,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合变形微观组织观察确定了该合金在实验条件下的高温变形机制及加工工艺。结果表明:TC21合金在β相区进行热压缩,主要变形机理为动态回复;Ⅰ区(高应变速率,ε≥1s-1),材料落入流动失稳区域,其微观变形机制为局部塑性流动,在制定热加工工艺时应尽量避免;Ⅱ区(1050~1120℃,0.1~1s-1),β晶粒变扁、拉长,晶界平直,为典型的动态回复,功率耗散率为32%~34%;最优加工区,Ⅲ区(低应变速率0.01~0.1s-1),功率耗散为38%~46%,拉长的β晶粒晶界上出现连续再结晶现象,首火次开坯应在高温(1150℃)附近进行,以提高铸态组织的塑性,随后开坯应在中低温进行,以得到细小均匀的β晶粒。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金β锻动态再结晶(英文)

通过热压缩实验研究Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金在变形温度为1000～1100°C,应变速率为10-3～1.0s-1的条件下的动态再结晶行为。结果表明:在变形温度高于1050°C、应变速率低于0.01s-1时,合金的动态再结晶机制以不连续动态再结晶为主;在变形温度低于1050°C、应变速率高于0.01s-1时,合金的动态再结晶机制以连续动态再结晶为主,同时存在少量的不连续动态再结晶。此外,降低应变速率和升高变形温度均能促进动态再结晶进程并使β变形晶粒细化。     

超轻β固溶体Mg-11Li-3Zn合金的准超塑性与变形机理

采用铸造和轧制的方法获得了1.2 mm厚密度为1.43 g/cm³的超轻Mg-11Li-3Zn合金板材,在573 K和1.67×10^-2s^-1条件下拉伸获得了200%的延伸率,其在高应变速率下呈现准超塑性;在拉伸过程中试样发生显著的动态再结晶导致晶粒细化,晶粒尺寸由平均27μm减小到9μm;此条件下的应力指数为4.4,流动激活能112.6 kJ/mol.分析表明,573 K和1.67×10^-2s^-1条件下试样拉伸过程中的变形机理为晶格扩散控制的位错攀移.     

Ti2AlNb合金高应变率下流动应力特征与本构关系

利用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆得到Ti_2AlNb合金准静态拉伸曲线及高应变率下动态压缩应力-应变曲线,观察分析变形后试样的微观组织,研究其高应变率下的流动应力特征。结果表明:在应变率2500～7500 s-1范围内,Ti_2AlNb合金的流动应力对应变率有较强的敏感性,且具有应变强化、应变率增强及增塑效应;应变率为5500、6500、7500s-1的3组试样中观察到了与加载方向约成45°的绝热剪切带。改进Johnson-Cook本构模型,拟合实验数据得到Ti_2AlNb合金室温下的动态塑性本构关系,与实验对比,改进后的模型能够较好地描述Ti_2AlNb合金在高应变率下的流动应力。     

焊接电流对Ti2AlNb/TC18焊接界面性能及元素扩散的影响

采用真空电子束焊接对Ti2AlNb和TC18合金进行连接,研究了不同焊接电流时焊接界面的性能及元素扩散情况。结果表明:焊接接头在室温和高温下均获得了较高的抗拉强度。采用同一电流焊接时,TC18侧热影响区的显微硬度值高于该合金基体却低于该侧焊缝区,而Ti2AlNb合金侧热影响区的显微硬度值均高于该侧焊缝区和Ti2AlNb合金基体;在28 mA的焊接电流下,焊接界面的整体显微硬度值均较高,这是因为焊接界面形成了含量较多且尺寸较小的α′马氏体和O相,对界面起到了强化作用。在不同的焊接电流下,合金元素均在焊缝和两侧母材交界处存在较大的浓度梯度,其原因是焊缝金属的快速凝固使得各合金元素没有足够的时间和能量进行充分扩散。