TC6合金等温锻造过程中晶粒尺寸的数值模拟

通过引入一个与微观组织相关的函数对稳态流动应力模型进行修正,建立了金属材料高温变形时的稳态流动应力模型.并将该耦合微观组织参数的流动应力模型写入有限元程序中,模拟了TC6合金叶片在等温锻造过程中初生α相晶粒尺寸的变化.研究了变形工艺参数(压下量,变形温度,变形速度和摩擦因子)对零件内部初生α相晶粒尺寸的影响.     

损伤容限型钛合金的等温锻造温度研究

研究了TC21钛合金在5.5×10-4s-1恒应变速率、40%变形程度条件下,等温锻造温度变化对锻件组织和性能的影响。结果表明:TC21钛合金显微组织对温度变化敏感,在两相区锻造时,显微组织由初生α相和β转变组织组成,并且随着变形温度的提高,初生等轴α相的含量逐渐减少,晶粒尺寸增大;在相变点温度锻造时得到网篮组织;在相变点以上温度锻造时得到片状组织。室温拉伸强度和断裂韧性随锻造温度的升高呈现增加趋势,室温拉伸塑性明显降低。在965℃等温锻造时,显微组织为较细的片状组织,强度、塑性和断裂韧性达到较佳匹配,获得较好的综合力学性能。965℃为较佳等温锻造温度。     

TC4钛合金高温变形时的微观组织演变

基于TC4钛合金压缩变形时的微观组织观察和定量金相实验,研究了变形工艺参数(变形温度、应变速率和变形程度)对微观组织演变和组织参数(初生α相晶粒尺寸和体积分数)的影响。结果表明: 在α+β两相区,随着变形温度的升高,初生α相晶粒尺寸呈波浪状变化,初生α相逐渐减少;随着应变速率的增加,初生α相形貌由等轴状转变为长条状,微观组织参数的变化规律与温度有关,当变形温度高于1203 K时,初生α相晶粒尺寸逐渐减小,而低于1203 K时,初生α相晶粒尺寸呈波浪状变化。当变形温度高于1223 K时,初生α相体积分数呈波浪状变化,而低于1223 K时,初生α相体积分数逐渐减小;随着变形程度的增加,二次α相逐渐减少,初生α相晶粒尺寸呈先减小后略有增大的趋势,而初生α相体积分数变化较小     

TA15钛合金大型复杂整体构件预锻成形微观组织演化研究

基于DEFORM-3D有限元平台建立了TA15钛合金大型复杂整体构件预锻成形过程的有限元模型,研究了成形参数对预锻成形过程中变形体组织演化和等轴α相晶粒尺寸的影响规律。结果表明:随着变形的进行,等轴α相晶粒发生细化;在950～980℃范围内变形时,随着变形温度的升高,初生α相晶粒尺寸逐渐增大,在980℃条件下变形时,预锻件整体范围内晶粒尺寸波动较大;随着变形速率的增加,初生α相晶粒尺寸减小;在0.5和1.0mm/s条件下成形时,温度对晶粒尺寸影响比较小,而在0.1mm/s条件下变形时,随着温度的升高,晶粒长大比较严重;随摩擦因子的增大,平均晶粒尺寸有所减小,整个锻件晶粒尺寸分布的不均匀性增加。     

等温锻造温度对TC18钛合金组织性能的影响

研究了TC18钛合金在5.5×10-4s-1恒应变速率下、60%大变形等温锻造时,温度变化对合金组织和性能的影响.结果表明:显微组织对温度变化敏感,在两相区锻造时,显微组织由初生α相和β转变组织组成,随着锻造温度的升高,初生α相的含量逐渐减少,尺寸增大,等轴化程度增加;在相变点以上锻造时为魏氏组织.室温和高温拉伸强度随锻造温度的升高不断增加,拉伸塑性不断降低,室温冲击韧性也呈下降趋势.在860℃等温锻造时,显微组织为双态组织,强度和塑性达到最佳配合,获得良好的综合力学性能.860℃为较佳等温锻造温度.     

钛合金等温变形的组织与性能

在β单相区对钛合金锻件进行了等温锻造和热处理,研究了等温锻造温度、变形程度和热处理工艺对钛合金锻件显微组织和力学性能的影响,并探讨了工艺参数的作用机理。结果表明:随着等温锻造温度的提高,初生α相的宽度有所增加,次生α相宽度有所减小,而β转变组织的含量有较大幅度降低;随着变形程度的增加,钛合金锻件的原始β晶粒大小、晶界α相宽度、粗片状α相宽度和面积分数逐渐增加,而晶内细片状α相宽度逐渐减小;940℃×1 h水冷+550℃×5 h空冷的试样中粗片状α相宽度、β转变组织中二次α相宽度最小,而β转变组织面积分数最大;等温锻造温度为995℃、变形程度为75%、940℃×1 h水冷+550℃×5 h空冷热处理的钛合金锻件可以取得较好的强度与塑性结合。     

TA15钛合金多向锻造组织和拉伸性能研究

通过多向锻造工艺制备不同变形道次和变形温度的TA15钛合金试样,利用金相观察、EBSD、晶粒尺寸统计和准静态拉伸试验,分析变形过程中组织形貌、晶粒尺寸、相含量、晶界取向差和力学性能的变化。结果表明：TA15钛合金经700 ℃中温多向锻造后获得显著细化的等轴组织,且随着变形道次的增加,促使大角度晶界含量增加,同时晶粒尺寸逐渐减小,3道次后初生α平均晶粒尺寸细化至约为6.0 μm,变形后组织为α+β相,相比初始组织α相含量减少,β相含量增加;在800 ℃和900 ℃变形条件下晶粒尺寸增加,但小于初始试样;坯料的强度经多向锻造后有较大提升,700 ℃、3道次后材料抗拉强度为1443 MPa,延伸率为13.6%,比初始试样略有降低,900 ℃材料抗拉强度为1178 MPa,延伸率提高到15.8%,综合性能得到明显提升。     

TA15合金H型构件等温局部加载成形工艺研究

基于DEFORM3D平台,建立筋板类构件等温局部加载宏微观有限元模型,对TA15钛合金H型构件等温局部加载成形工艺进行研究,揭示了局部加载过程中加载模式、分模面位置、加载次序及加载参数对筋的充填和初生α相晶粒尺寸的影响规律.结果表明:分模面位置设在筋上比设在腹板上的筋充填性好,初生α相晶粒尺寸分布均匀;相对于只采用局部加载成形,先局部加载后整体精整使得变形更均匀,筋的充填差较小并且流线分布更合理;改变局部加载成形参数,即增大横向筋和腹板、纵向筋和腹板之间的圆角半径,分模面处的纵向筋和横向筋的充填深度差增大;增加上模压下速度,使筋的充填深度减小,初生α相晶粒尺寸减小,但分布越来越不均匀;在两相区成形加载次序对初生α相的晶粒尺寸影响不显著.     

TG6合金等温变形条件下组织演变与性能的研究

采用不同的等温锻造火次和相同的总变形量,改变TG6合金锻件的加热时间和每火次变形量,对该合金等温锻件的显微组织演化与拉伸性能进行研究。结果表明：随等温锻造火次增多,组织中初生α相含量增多,片状次生α相长度和亚β晶粒尺寸先减小后增大,而片状α相的厚度递增。室温和高温拉伸强度随锻造火次的增加呈现先减少后增加的趋势,塑性则先增加后减小。1火次成形时变形量较大,锻件产生温升造成组织中初生α相较少,同时较多且细长的次生α相增加了该锻件的拉伸强度。3火次成形时由于合金中各相再结晶程度不同,使组织中亚β晶界处产生较多细小等轴α相,该相增加了锻件的塑性。5火次锻造时,锻件加热时间较长,造成组织中α相的聚集长大。TG6合金等温锻造多火次成形时,每火次变形量存在一临界范围,处于该范围内每火次锻后空冷时合金发生部分再结晶,形成较为细小的等轴α相,阻碍亚β晶界的迁移,致使亚β晶粒尺寸较小,同时也造成组织中等轴α相尺寸的不均匀     

等温变形量对600 ℃ TG6高温钛合金组织性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、金相图像分析软件及宏观维氏硬度测定等手段研究等温锻造变形量对Ti-5.8Al-4.0Sn-4.0Zr-0.7Nb-1.5Ta-0.4Si-0.06C(质量分数%,下同)钛合金锻件组织性能的影响。结果表明：随等温锻造变形量的增大,锻件组织中初生α相含量与次生α相厚度均呈现先减小后增加的趋势;拉伸强度先增大后减小而塑性基本上呈现相反的变化趋势;变形量10%的锻件组织演变以回复为主,而30%的锻件组织中β相发生了部分再结晶,初生α相则以回复为主,两变形量下锻件组织中的板条状α相是由Al元素偏析而形成的,该相可以有效地提高锻件的塑性;当变形量为50%时,锻件组织再结晶完全,形成具有20%左右初生α相的双态组织,锻件获得较佳的综合性能;当变形量为70%时,锻件先发生完全再结晶,后发生部分再结晶和回复,初生α相形态多样化,板条状α相由片状次生α相聚集长大而成;结合典型600 ℃用钛合金的拉伸性能分析可知,TG6合金最佳的等温锻造变形量为50%。     

Microstructure evolution of processed Mg-Al-Zn alloy by equal channel angular extrusion in semi-solid isothermal treatment

1Introduction Thixoforming is one of the best methods regarding manufacture of Mg-Al-Zn alloy components because of its low resistance of deformation compared with solid metal forging and high mechanical properties of formed components compared with liqui…     

Microstructure and mechanical properties of (TiB+La2O3)/Ti composites heat treated at different temperatures

Near-α titanium matrix composites reinforced with TiB and La₂O₃ were synthesized by common casting and hot-working technology. The effects of β heat treatment temperature on the microstructure and the tensile properties of the in situ synthesized (TiB+La₂O₃)/Ti were studied. Microstructure was studied by OM and TEM, and tensile tests were carried out at room temperature and 923 K, respectively. Results show that with the increase of β heat treatment temperature, prior β phase grain size increases and α colony size decreases. Room temperature tensile strength increases with the increase of β heat treatment temperature, which can be attributed to the decrease of α colony size with the increase of β heat treatment temperature. However, high-temperature tensile strength decreases with the increase of β heat treatment temperature and the decrease of the high-temperature tensile strength is due to the increase of the prior β phase grain size.     

掺镧TZM合金的组织结构

在TZM钼合金的基础上掺杂稀土氧化镧,用粉末冶金法生产出掺镧TZM合金。采用SEM、EDS对不同配方稀土钼合金的微观结构进行了分析。结果表明,掺镧可显著降低合金的晶粒尺寸,合金晶粒尺寸随着掺镧量的增加而减小;合金内第二相弥散颗粒不仅存在于晶界,也存在于晶内,可同时强化晶界和晶粒;间隙元素C、O会在晶界的第二相上富集,Ti在合金中会形成粗大的Ti-Mo固溶体,而C会和Mo形成粗大的Mo2C。稀土氧化镧的掺杂能促进TZM合金弥散分布的细小第二相的析出。     

Size dependence of martensite transformation temperature in nanostructured Ni-Mn-Sn ferromagnetic shape memory alloy thin films

In the present study, we report the influence of grain size on structural and phase transformation behaviour of nanostructured Ni-Mn-Sn ferromagnetic shape memory alloy thin films synthesized by dc magnetron sputtering. With increase in substrate temperature, the structural phase changes from austenite with L2₁ cubic crystal structure to martensite with monoclinic structure. In addition, field-induced martensite-austenite transformation is observed in magnetization studies using superconducting quantum interference device magnetometer. The martensitic transformation behaviour of these films depends critically on the microstructure and dimensional constraint. Both, the martensite start temperature (M_s) and austenite finish temperature (A_f) of these nanostructured films decreases with decreasing grain size. The excess free volume associated with grain boundaries has been observed to increase with decrease in grain size which in turn leads to an increase in the number of grain boundaries. It has been proposed that the grain boundaries impose constraints on the growth of the martensite and confine the transformed volume fraction in nanocrystalline structure. A martensite phase nucleated within a grain will be stopped at the grain boundaries acting as obstacles for martensite growth. The investigations revealed that below a critical grain size of 10.8 nm, the austenite phase is observed to be more stable than the martensite phase which leads to the complete suppression of martensitic transformation in these films.     

镧对NbMoTiVSi0.2难熔高熵合金显微组织与力学性能的影响

为了研究La对难熔高熵合金显微组织与力学性能的影响,制备不同La含量的NbMoTiVSi0.2合金,并对其相组成、显微组织演变、压缩性能及相关机理进行系统分析.结果表明,不同La含量的合金由BCC固溶体、共晶组织、MSi2二硅化物和La析出相组成.共晶组织及大部分La析出相在晶界处形成,而二硅化物相在晶粒内部形成.La...     

镍基合金薄板焊缝组织与性能

研究了填丝、板厚以及退火工艺对镍基合金(C-276)薄板焊缝组织和性能的影响,结果表明,自熔焊接条件下,随着板厚增加,焊缝区晶粒依次增大2μm,金相组织更均匀且沿一定方向分布,析出相由焊缝区移向热影响区,焊缝拉伸强度低于基体拉伸强度,断口形状不规则,断口均发生明显塑性变形,热影响区硬度最高,板厚对腐蚀性能没有明显影响;填丝后,焊缝区金相组织排列有序,形状规则,有大量析出相产生,焊缝区、热影响区晶粒增大5μm～10μm,焊缝区拉伸强度降低,硬度高于热影响区,耐腐蚀性能较自熔焊有所提高;固溶退火后,析出相减少,晶粒粗化并出现再结晶,再结晶晶粒焊缝区较结晶前晶粒减小2μm,热影响区晶粒增大15μm～20μm,焊缝区拉伸强度降低,但抗腐蚀性能明显提高。     

固溶处理对GH4169合金晶粒长大和硬度的影响

研究了GH4169合金在不同固溶温度和保温时间下进行固溶处理时晶粒长大的规律和其对硬度的影响。结果表明:该合金的δ相溶解温度在980～1000 ℃之间,不同固溶处理条件下GH4169合金的晶粒长大具有不同特点,在低于δ相溶解温度热处理时晶粒长大缓慢,当热处理温度高于δ相溶解温度时,晶粒尺寸随热处理温度的升高而快速长大;建立了GH4169合金在1000 ℃以上热处理过程中的晶粒长大动力学模型,晶粒长大的激活能为285.013 kJ/mol;GH4169合金的硬度随固溶温度的升高和保温时间的延长而降低,且合金的晶粒尺寸和硬度值遵循Hall-Petch关系。     

六方氮化硼直接转化合成多晶立方氮化硼的研究

以六方氮化硼为初始材料,采用直接转化法在9～15 GPa、1500～2100℃的条件下合成多晶立方氮化硼.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维氏硬度计,对多晶立方氮化硼块材的微观结构和力学性能进行表征.结果表明:在合适的温度、压力条件下,六方氮化硼可转化为纯相多晶立方氮化硼,其晶粒尺寸最小约为70 nm,最大可达10μ...     

退火温度对新型锆合金薄板带材析出相和织构的影响

采用扫描电镜和超高分辨透射电镜,对具有良好冲制性能的新型锆合金薄板成品带材进行含晶粒、第二相粒子等在内的显微组织研究,并探索真空退火处理条件下温度对带材显微组织的影响。结果显示:新型锆合金薄板成品带材晶粒平均尺寸2.17 μm,存在{0001}<1010>和{0001}<1120>两种织构,大部分晶粒<1120>平行带材RD方向,较少晶粒<1010>平行带材RD方向;第二相粒子分布在晶粒内部及晶界,平均尺寸114 nm,尺寸较大的为不规则椭圆形的Zr-Nb-Fe相,尺寸较小的为圆形的β-Nb相;热处理退火温度降低,带材晶粒尺寸减小,第二相粒子细小弥散分布;新型锆合金薄板成品带材良好冲制性能主要源于轧制积累应变诱发再结晶过程进行充分,导致晶粒细小及孪晶发生破碎;相对轧制变形,退火对带材冲制性能影响不显著。