BFe10白铜管材热冷组合铸型水平连铸凝固温度场模拟

建立了热冷组合铸型(HCCM)水平连铸管材温度场模拟模型,采用实验与模拟相结合的方法修正界面的换热系数条件。所建立的HCCM水平连铸全尺寸模拟模型和所施加边界条件的误差小于6%,可较好地模拟实际传热过程的温度场。模拟结果表明:当拉坯速度由20 mm/min增加到110 mm/min时,两相区宽度由20 mm增加至30 mm;当热型段加热温度由1 150℃提高到1 300℃时,两相区宽度由30 mm减小至12 mm;当冷型段冷却水流量由300 L/h增加到900 L/h时,两相区宽度由30 mm减小至20 mm;当采用增加热阻的改进铸型结构时,两相区宽度由25 mm减小至12 mm。d 50 mm×5 mm BFe10管材HCCM水平连铸合理的制备参数为:熔体保温温度1 250℃,连铸拉坯速度50~80 mm/min,热型段加热温度1 200~1 300℃,冷型段冷却水流量500~700 L/h。     

冷型热阻角对HCCM水平连铸BFe10-1-1管材周向组织和力学性能均匀性的影响

提出在结晶器冷型底部设置气隙热阻以提高热冷组合铸型(HCCM)水平连铸BFe10-1-1管材周向组织和力学性能均匀性的方法,研究热阻角对连铸传热行为、管材周向组织和力学性能均匀性的影响。结果表明:未设置热阻时,管材上部和下部组织均由"V"形柱状晶组成,侧部组织为与轴向呈夹角29°~36°的柱状晶,周向的柱状晶形貌和数量分布不均匀,其周向不同部位的抗拉强度和断后伸长率差异较大。当热阻角为8°~32°时,随热阻角的增大,管材柱状晶组织与轴向的夹角减小,周向组织和力学性能的均匀性提高。在本实验条件下,BFe10-1-1管材HCCM水平连铸结晶器冷型底部设置合理的热阻角为32°。冷型底部设置热阻使管材周向传热及凝固区周向温度场分布更为均匀,这是管材周向组织和力学性能均匀性提高的主要原因。     

旋转电磁场对BFe10-1-1合金管坯组织及力学性能的影响

研究旋转电磁场对水平连铸空心BFe10-1-1合金管坯凝固组织和力学性能的影响,并对其机理进行初步的探讨。结果表明：在工频旋转电磁场的搅拌作用下,BFe10-1-1合金管坯的凝固组织显著细化,由粗大的柱状晶完全转化为均匀细小的等轴晶,同时抑制了Ni元素的枝晶偏析;施加电磁场后管坯的力学性能得到明显改善,当励磁电流为80 A时,管坯抗拉强度提高了15.3%,屈服强度提高了10.9%,伸长率提高了58.6%。     

热冷组合铸型水平连铸Cu-0.36Be-0.46Co合金带材冷轧过程中显微组织和力学性能变化（英文）

采用热冷组合铸型(HCCM)水平连铸工艺制备300 mm(宽)×10 mm(厚) Cu-0.36%Be-0.46%Co(质量分数)合金带材,对连铸带材进行冷轧,研究轧制过程中合金显微组织和力学性能的变化规律与变形机理。结果表明:连铸带材具有沿长度方向的柱状晶组织,表面质量好,断后伸长率达到35%,无需表面处理可直接进行大变形冷轧加工,无中间退火的累积冷轧变形量达98%。当变形量较小时(20%),变形机理为位错滑移,形成大量弥散分布的位错和位错胞;当变形量为40%时,合金中出现形变孪晶,且孪晶与位错胞相互作用形成长条状位错胞;当变形量超过60%时,形成切变带,发生明显的微区晶体转动;随着变形量的进一步增大,切变带数量增多且相互作用,使晶粒明显细化。抗拉强度和硬度由铸态的353 MPa和HV 119分别升高至冷轧变形量95%时的625 MPa和HV 208,断后伸长率则由35%降低至7.6%。该结果可为发展铍铜合金带材HCCM水平连铸-冷轧短流程高效加工方法提供实验依据。     

BFe10-1-1合金变形抗力的研究

采用Gleeble-3500热模拟机对BFe10-1-1合金进行热压缩实验。研究了其在变形温度800～1000℃、应变速率0.01～15s-1和变形程度0.1～0.6下的变形抗力。结果表明：变形抗力随变形温度的升高而降低;随着变形程度增加,变形抗力不断增大;变形抗力随着变形速率的增加而增加。通过数学模型对合金在不同塑性变形下的变形抗力进行了拟合,对数学模型进行了回归分析,其预测精度较高,具有较好的曲线拟合特性。     

水平连铸BFe10-1-1铜合金坯

探索了用水平连铸法生产83 mm的BFe10-1-1铜合金铸坯的工艺.并对铸坯的表面质量、凝固组织及溶质元素的分布进行了分析.结果表明,采用该工艺制备出的铸坯外表面光滑,无明显振痕;铸坯宏观凝固组织边部为细小的柱状晶,内部为细小均匀的等轴晶;微观凝固组织从边部到心部,呈现出从致密具有明显方向性的树枝晶到等轴晶的演变;测定了溶质元素在铸坯径向的分布,结果显示存在一定程度的成分偏析,针对该情况,提出了有效的解决方法.     

BFe10-1-1白铜FSW接头组织和力学性能研究

采用搅拌摩擦焊对4 mm厚的BFe10-1-1铜合金进行焊接,研究了焊接参数对接头组织和力学性能的影响规律。结果发现:在机械力和焊接热循环的作用下焊缝金属达到塑性状态,形成3个不同的区域:焊核区,热机影响区,热影响区。随着旋转速度的增加,接头的强度呈现出先升高后降低的趋势,最高可达母材的93.8%,断口均具有韧性断裂的特征。接头横截面中显微硬度大致呈W型分布,焊核区硬度最高,热影响区的硬度最低。不同区域的低温冲击试验表明,在-20～-100℃之间,搅拌摩擦焊接头各区域冲击韧性变化很小,焊核区冲击韧性最高,热机影响区的冲击韧性最小,表明BFe10-1-1搅拌摩擦焊接头具有良好的低温冲击性能。     

无模拉拔成形连续柱状晶BFe10-1-1合金管材的残余应力

在拉拔温度850℃、拉拔速度0.7mm/s、进料速度0.5mm/s的条件下,对连续柱状晶组织BFe10-1-1合金管材进行无模拉拔成形,采用X射线法测定管材的残余应力,采用TEM进行微观组织分析,探讨了残余应力产生的机理。结果表明,沿着拉拔方向,无模拉拔合金管材的变形区外表面残余应力分布呈先升高后降低的趋势;已变形区残余应力值较为均匀;各点残余应力均为压应力,最大值为135MPa。无模拉拔成形过程中,连续柱状晶组织BFe10-1-1合金管材的晶界变得曲折,晶界周围出现不同密度的位错塞积,变形区沿拉拔方向的位错密度呈先增大再减小的趋势,这一趋势是导致产生不同程度残余应力的根本原因。     

采用空心锭挤压BFe10-1-1铜合金管材的数值模拟

采用有限体积法,对BFe10-1-1铜合金空心锭经"镦粗-穿孔"挤压无缝管的变形过程进行了3D数值模拟分析,模拟结果与生产实际吻合良好.研究表明,穿孔变形过程中,空心锭内孔壁逐渐闭合,使氧化层进入管壁,是形成挤压管夹杂、分层等缺陷的主要原因;通过改进穿孔针前端结构,可以有效防止空心锭内孔壁氧化层进入管壁.     

Ni47Ti44Nb9形状记忆合金冷轧管材的组织、织构和相变

利用OM、DSC和XRD,研究了Ni47Ti44 Nb9合金热锻棒、热挤压管材和不同热处理条件下冷轧管材的组织,织构和相变.结果表明:热锻棒中的B2相呈较宽的纤维状,主要织构接近{112}<111>和{123}<111>;热挤压管材纤维组织变细且发生碎化,多数晶粒的取向靠近{111};冷轧管材的B2相纤维组织发生严重碎化,抑制了冷却过程中马氏体相变的进行, {111}<110>和{112}<110>成为主要织构.随淬火温度的升高,冷轧管材硬度下降, Ms和As点升高,热滞减小.冷轧管材经600℃/90 min退火,{111}<110>和{112}<110>织构显著增强,经850℃退火,再结晶晶粒明显长大,Ms点显著提高,热滞和硬度下降.晶粒取向偏离{111}<110?和{112}<110>.     

冷轧TA18管材变形过程中微观组织及织构

采用SEM、TEM、XRD及EBSD技术,研究TA18合金管材冷轧过程中微观组织及织构的演变。结果表明,TA18合金管材冷轧组织为典型的纤维状组织,滑移变形为主要的变形机制。其中,轧制初始阶段,TA18变形主要以{10-10}棱柱滑移为主;随着变形量的增大,{0001}基面滑移代替棱柱滑移,成为管材中主要变形方式,同时棱锥滑移逐渐开动;当变形量进一步增大时,棱锥滑移代替基面滑移,成为管材中主要的变形方式,织构主要以{10-12}、{10-13}、{10-14}、{11-23}、{11-24}棱锥织构为主。     

Ti-15-3合金冷轧变形过程中的组织演变及力学性能

采用金相显微镜、透射电镜和X射线衍射仪等研究Ti-15-3合金板材在交叉换向轧制过程中的组织演变规律和力学性能变化.结果表明经过5道次换向冷轧、厚度方向总变形量为80%的Ti-15-3合金板中,形成了间隔的纤维带状组织,其内部形成了200nm左右的亚微米级晶粒.纤维组织的形成过程分为3个阶段,第一阶段,在个别晶粒内部形成局部剪切带;第二阶段,拉长带状组织内部平行排列的剪切带相互交叉并逐渐碎化;第三阶段,形成间隔的纤维组织,其内部晶粒为亚微米级.在轧制变形中,经1道次变形后,抗拉强度迅速升高到949MPa,随后抗拉强度最终缓慢增加至1021MPa.固溶态合金以每道次30%的压下量经过5道次换向冷轧并于450℃时效4h后,抗拉强度为1646MPa.     

AlMnFeSi合金退火过程中的微观组织及力学性能的演变

通过2种不同的均匀化热处理及随后的冷轧,使一种3xxx系模型合金获得不同尺寸和分布的弥散析出相,并使铝基体含有不同含量的Mn。系统研究不同均匀化热处理组织和冷轧变形量对退火过程中模型合金的回复与再结晶行为的影响。根据实验结果,绘制出弥散析出相和再结晶过程的相互作用时间-温度-转变曲线（TTT）。TTT曲线显示固溶体中Mn的含量和弥散析出相的颗粒密度对软化行为有强烈的影响。在再结晶退火过程中或再结晶退火之前析出的高密度、细小、弥散析出相显著阻碍软化过程,并形成粗大的再结晶组织。在没有细小、稠密的弥散相影响下的再结晶退火,可以获得均匀、细小的等轴晶。而且,弥散析出相对再结晶过程的阻碍作用取决于再结晶过程的持续时间和弥散析出相的数量。在持续时间长的再结晶过程中,细小、稠密的弥散相对再结晶有着强烈的影响,而在其他情况下影响则有限。不管再结晶过程中是否受到弥散相析出的影响,在再结晶退火之前已经存在于组织中的细小、稠密的弥散相（平均尺寸0.1μm）也会导致再结晶退火之后形成粗大的再结晶组织。     

预应变对低合金高强钢微结构、织构和力学性能的影响

对HC300LAD低合金高强钢板分别进行应变量为0%、3%、6%、9%和12%的拉伸预应变,通过金相、EBSD分析和准静态拉伸试验研究了拉伸预应变对其微结构、织构和力学性能的影响。结果表明:随着预应变量的增加,铁素体晶粒逐渐拉长变形,细小珠光体接近水平线性排列;{111}织构随预应变量的增加而减弱,而{001}<110>织构逐渐增强,在9%预应变时出现转折点,{111}织构最弱,{001}<110>织构最强; n值随预应变量的增加而持续降低,而r值与Schmid因子值受织构演变的影响,随预应变量的增加而增大,在9%预应变时存在最大值。     

冷轧退火对过共析珠光体钢组织和力学性能的影响

采用SEM、TEM、XRD及拉伸实验等方法研究了原始组织为层片状珠光体的过共析钢重度冷轧及退火后的微观组织及性能指标。结果表明:在重度冷轧及退火工艺下制备出了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),其中等轴铁素体晶粒直径为0.5～0.8μm,晶界上钉扎着平均粒径为0.2～0.4μm球化完全的渗碳体颗粒,而晶界内则出现少量粒径为30～50 nm的渗碳体颗粒;在同一实验条件下,增大变形量、增加退火温度以及保温时间的延长,都能导致渗碳体球化程度的增加;与此同时,复相组织的强度指标显著下降,但其塑性指标明显上升;拉伸断口形貌特征也由脆性断裂(冷轧变形)转变为韧性断裂(退火态)。     

冷轧+退火对CoCrNi中熵合金显微组织和力学性能的影响

研究了CoCrNi中熵合金分别经低温(-196℃)和室温(25℃)冷轧及分别700℃和800℃退火后的显微组织和力学性能。结果表明,合金经低温冷轧+700℃退火后具有优良的强度-韧性匹配,抗拉强度为1023 MPa,总延伸率为34%,相比于室温冷轧+700℃退火、低温冷轧+800℃退火和室温冷轧+800℃退火,其抗拉强度分别提高了16%、13%、37%,主要是由于试样内发生回复与再结晶产生退火孪晶,细化晶粒,减小位错密度,阻碍位错的移动,提高合金强度。     

Microstructure,texture and mechanical properties of aluminum processed by high-pressure tube twisting

The new severe plastic deformation technique known as high-pressure tube twisting (HPTT) is a continuous process to obtain grain refinement in bulk metallic materials of tubular geometry. HPTT was applied to commercially pure aluminum up to a shear strain of 24. The mechanical properties were enhanced markedly and were characterized by compression and ring-hoop tensile tests. It was shown that the axial force during HPTT does not contribute to the plastic flow of the material; it is only controlled by the shear component of the applied stress. The microstructure and the crystallographic texture were examined in detail by electron backscatter diffraction, transmission electron microscopy, and X-ray diffraction, and these showed the existence of a gradient within the cross-section of the tube. The next-neighbor grain misorientation distribution showed a bimodal nature, of which the small-angle peak was attributed to the “internal” new grains originating from the interior of the initial grains and the second one from the new grains situated at the grain boundaries of the initial grains. The measured textures were typical shear textures with specific tilts in the sense of the shear direction at large strains, which can be attributed to the effect of strain rate sensitivity of slip. The main component of the textures was the C component, which continuously strengthened with the shear. The results obtained suggest that HPTT is an efficient processing way to transform the microstructure of Al tubes into ultra-fine-grained structures in one single operation.     

Relationship among microstructure,mechanical properties and texture of TA32 titanium alloy sheets during hot tensile deformation

The relationship among microstructure, mechanical properties and texture of TA32 titanium alloy sheets during hot tensile deformation at 800 °C was investigated. In the test, the original sheet exhibited relatively low flow stress and sound plasticity, and increasing the heat treatment temperature resulted in an increased ultimate tensile strength (UTS) and a decreased elongation (EL). The deformation mechanism of TA32 alloy was dominated by high angle grain boundaries sliding and coordinated by dislocation motion. The coarsening of grains and the annihilation of dislocations in heat-treated specimens weakened the deformation ability of material, which led to the increase in flow stress. Based on the high-temperature creep equation, the quantitative relationship between microstructure and flow stress was established. The grain size exponent and α phase strength constant of TA32 alloy were calculated to be 1.57 and 549.58 MPa, respectively. The flow stress was accurately predicted by combining with the corresponding phase volume fraction and grain size. Besides, the deformation behavior of TA32 alloy was also dependent on the orientation of predominant α phase, and the main slip mode was the activation of prismatic 〈a〉 slip system. The decrease of near prism-oriented texture in heat-treated specimens resulted in the enhancement of strength of the material.