对Mg—5Zn—0.6Zr合金超塑性协调变形机制的讨论

本文利用透射电镜观察Mg—5Zn—0.6Zr舍金的薄膜发现,经超塑性变形后,在晶界附近有明显的位错滑移和孪生产生,在个别晶界上有晶界迁移现象,在大部分晶粒内部发生动态再结晶。作者认为,位错滑移是晶界滑动的主要协调机制。孪生是位错滑移协调的辅助机制。晶界迁移可间接起到协调变形的作用。晶界迁移与晶界滑动配合有助于保持变形中晶粒间的连续性。动态再结晶是超塑性变形中的伴生现象。     

含微量稀土元素的Al-Zn-Mg合金的超塑变形机制

用透射电镜详细观察了含微量稀土的 Al-Zn-Mg 合金在超塑变形过程中晶界位错的形态、运动及其与晶界第二相粒子的相互作用情况。发现晶界中的第二相粒子对位错沿晶界运动有明显的阻碍作用。实验还发现在含第二相粒子较多的晶界的超塑性合金中,晶界滑动是通过位错沿晶界运动和晶界的粘滞性流动两种机制同时发生作用进行的,它们相互促进并共同推动了晶界滑动的发展。首次在透射电镜下观察到超塑变形使晶界加宽的现象,在面缩率ψ=72.2%的样品中测得某晶界的宽度约为100nm,从而证实了超塑变形的晶界滑动和晶粒转动机制。     

5A90铝锂合金超塑性变形的组织演变及变形机理

采用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射以及高温拉伸实验研究了工业化制备的5A90铝锂合金超塑性板材变形过程中的组织演变及变形机理。结果表明:在高温拉伸前对板材进行450℃/30min再结晶退火后,在温度为475℃、应变速率为8×10-4s-1的适宜超塑性变形条件下,可使伸长率由原始状态的480%提高至880%。整个超塑性变形过程展现出不同的变形机制:初始阶段(ε≤0.59),板材以形变组织为主,晶粒取向差逐渐增大,位错运动为该阶段的主要变形机制。当真应变达到0.59时,动态再结晶开始发生,晶粒取向差继续增大,晶界滑动开始启动。当真应变大于1.55时,晶粒继续长大,但长大幅度不大且保持等轴状,该阶段变形机制以晶界滑动为主。     

8090 Al-Li合金超塑变形的多重机制

本文研究了8090Al-Li 合金的超塑性变形中的微观组织结构及变形机制。电镜观察表明在8090Al-Li 合金的最佳超塑性变形条件下(T=500℃,(?)_1=3.33×10~(-3)s~(-1)),动态回复和动态再结晶是该合金超塑性变形的多重机制之一,起到了细化晶粒、释放三角晶界处应力集中和消除晶界滑动的障碍的作用。     

Zn—Al共折合金室温超塑性变形机理

本文用电镜等对室温下超塑性变形中的Ｚｎ－２２％Ａｌ共折合金的组织变化进行了观察，发现在该合金中ａ相（富Ａｌ相）＋β相（富Ｚｎ相）两相组织中，在三叉晶界存在亚微观破坏区和显微孔洞，在α、β晶界的某些区域存在条纹带，某些晶粒内部存在大量位错及其缠结。据此得出超塑性变形的主要机制是晶界滑动、孔洞和位错运动松驰晶界引起应力集中，协调了晶界滑动的连续进行。条纹带是晶界迁移的结果。     

喷射成形超高碳钢超塑性变形后的微观组织

研究了喷射成形超高碳钢的超塑性及其变形前后的显微组织.变形前,喷射态超高碳钢的组织为典型珠光体组织,而变形后,珠光体中的条状碳化物逐渐发生碎化和球化,并弥散分布于晶界处,此外,在铁素体基体中以及碳化物颗粒周围出现了高密度位错亚结构,而基体铁素体晶粒也有所伸长.喷射成形超高碳钢超塑性微观机制是以晶界滑动为主,晶内变形以及位错蠕变起了协调作用.     

5CrMnMo钢超塑性变形特性的研究

本文对工业用5CrMnMo钢超塑性变形特性进行了研究。测定了不同晶粒尺寸的lgσ—lgε关系曲线。研究了温度,应变速率与延伸率之间的关系。在晶粒尺寸为8.53μm的试样上、在700℃下、以4.9×10~(-4)s~(-1)的应变速率拉伸时,获得了最大延伸率、其值为582％。对变形后试样的组织分析结果表明:5CrMnMo钢在超塑性变形时有扩散蠕变、晶界滑移和位错滑移三种变形机制同时发生。晶界滑移为主要变形机制。     

30CrMnSiA钢超塑性变形中的机理问题

利用扫描电镜和透射电镜研究了30CrMnSiA钢超塑性变形中组织结构变化。结果表明,变形中合金元素的扩散导致横向晶界的宽化,并且富集了Si、Cr、Mn元素。三角晶界上呈现的显微空洞宏观调节了晶粒的三维重排过程。未溶碳化物与晶格位错、晶界以及晶界位错之间有相互作用关系。扩散和位错运动微观调节了晶界滑动,并导致它的发展。     

7050铝合金高温变形过程中的微观组织特征

研究了7050铝合金在温度为460℃,应变速率分别为1.0×10-4s-1和 0.1s-1条件下的高温拉伸变形过程.结果表明:7050铝合金在高温拉伸过程中平均晶界取向差角与真应变之间保持比例关系,晶粒尺寸随变形的进行而增加.晶粒的长径比在变形条件为460℃/1.0×10-4s-1变形时基本保持不变;而变形条件为460℃/0.1s-1时,晶粒长径比则随着变形的进行而增加.微观组织结果表明,7050铝合金在460℃/1.0×10-4s-1的变形过程中,软化机制为连续动态再结晶,而变形条件为460℃/0.1s-1时,软化机制为动态回复.连续动态再结晶过程中平均晶界取向差角的持续增加与亚晶界的迁移和变形过程中晶界吸入位错有关.     

锻造变形量对FeNi基奥氏体合金力学性能的影响

研究了最后一火锻造变形量对FeNi基合金微观组织和性能的影响.结果表明,变形量为10%时合金中出现孪晶,其数量随着变形量的增大而增多.随着最后一火锻造变形量的增大,室温拉伸强度因晶粒细化而提高;但是,变形量大于15%后,室温塑性因孪晶对晶内滑移的阻碍作用和晶界碳化物对晶界结合力的削弱而降低;变形量大于10%时高温强度和塑性下降,其原因是孪晶与晶界相交阻碍了晶界滑动,相交部分在外力作用下易产生应力集中导致裂纹萌生并沿晶界扩展.     

Fe—Ni合金变形再结晶过程晶界偏聚研究

用径迹照相方法研究了含硼面心Ｆｅ－３０％Ｎｉ合金在１０００℃下不同预变形后,再结晶过程中运动晶界反常偏聚规律以及形变量对反常硼偏聚程度的影响。用定量统计方法测量不同形变量下,运动晶界上的硼偏聚量。结果表明,新晶粒长大过程中,晶界反常偏聚与形变量,晶界运动速度等因素有关。用晶界展宽机制对此现象进行了讨论。     

轧制单层晶铜箔滑移启动和应变局部化的晶体塑性模拟

在晶粒尺度采用晶体塑性有限元模拟极薄带材轧制成形过程,对优化和改进材料模型以及探究极薄带材塑性变形机制具有重要作用.箔材轧制成形性能主要依赖材料的微观结构(晶界、滑移系、取向).采用退火态的单层晶铜箔为原料,进行箔轧实验和晶体塑性有限元模拟.建立反映晶粒形貌、晶界和取向各向异性的单层晶铜箔晶体塑性有限元模型,分析极薄带轧制成形中单/多滑移系启动状态和应变局部化现象.为准确构建晶体塑性有限元模拟的初始晶粒结构,消除微观组织亚表面的影响,采用垂直晶界即在厚度方向上建立只有一层晶粒的铜箔晶粒模型.结果表明:晶粒各向异性影响单层晶铜箔的轧制变形机制;晶界处的变形和滑移系运动状态完全不同于晶粒其他位置;单层晶轧制变形的滑移状态表现出明显的各向异性,出现局部滑移带和应变局部化,随轧制变形量的增大,滑移差异显著增大;晶界两侧局部区域存在滑移和变形的显著差异,这为亚晶和微观裂纹源的形核提供了有利的位置.     

连续柱状晶Cu-ECAP中的晶界演变及其与剪切带的交互作用

金属发生塑性变形时形成的剪切带在高应变状态下会被分割为孪晶-基体片层状组织,而纳米尺度的孪晶界能实现材料强塑性的高度匹配。因此,利用等通道转角挤压(ECAP)技术研究剪切带的形成与作用可为材料的强塑性匹配提供有效支持。通过对具有特殊晶界角度的连续柱状晶纯Cu进行1道次ECAP变形,研究变形过程中晶界的演变,分析变形过程中剪切带的形成机制及与晶界的交互作用,测试了不同晶界角度试样变形后的力学性能。结果表明:ECAP变形后,0°晶界发生弯折,内角处晶界顺时针转动50°,30°晶界顺时针转动5°,45°晶界弯曲并呈现出"汤匙"状,60°晶界中心发生弯曲,90°晶界未发生变形。试样变形过程具有多个受力区域,各区域应力状态不同,多种应力交替作用使变形过程中的应变分布极不均匀,从而导致宏观变形存在较大差异。拉伸实验结果表明,具有0°晶界的晶体抗拉强度最高,达到325 MPa,其次是具有45°晶界的晶体,达到295 MPa,而具有60°晶界的晶体抗拉强度最小,为230 MPa。晶体变形后晶粒内形成大量的剪切带,剪切带与晶界的交互作用使晶界发生弯曲。剪切带与晶粒取向及晶界夹角的不同是造成材料变形后抗拉强度产生较大差异的因素之一。     

Ti6A14V合金的低温超塑性拉伸变形行为

在700℃-850℃的温度范围内对Ti-6%Al-4%V(质量分数)合金板材进行超塑性拉伸试验,研究了应变速率为3×10-4-5×10-38-1条件下的拉伸变形行为.结果表明:Ti6A14V合金在空气中表现出良好的低温超塑性变形能力.在800℃初始应变速率ε=5×10-4s-1条件下,延伸率达到536%.在较低的700℃下变形(ε=5×10-4s-1),延伸率仍然超过了300%.在整个变形温度区间内,应变速率敏感性指数m均为0.3左右,最大值为0.63.在850℃变形激活能与晶界自扩散激活能十分相近,表明晶界扩散控制的晶界滑动是超塑性变形的主要机制.在700-750℃,变形激活能远大于晶界自扩散激活能,位错运动是激活能升高的原因.在800℃变形的激活能介于两者之间,表明随着温度的降低变形机制逐渐发生改变.     

Pb-Sn共晶合金超塑变形时晶粒三维重排物理模型的建立

利用动态定点观察和对界面易动性的测试,发现 Pb—62Sn 双相(α+β)合金的超塑性变形是借助晶粒三维重排和转动而实现晶粒沿拉伸轴方向重新排列的过程。由于α相和β相晶粒易动性的程度不同,导致各自的重排方式有很大差别。文中提出了一个双相合金超塑性变形晶粒三维重排模型。作者认为:在超塑性变形初期,晶界滑动主要是以晶界位错运动实现的,当晶界产生微空洞时,则由晶界位错运动和晶界空洞运动共同实现的;不同界面对晶界滑动的协调方式不同:β/β界面是以晶界迁移的方式协调,而α/β界面则以β相一侧晶界附近区域的塑性变形方式进行协调。     

ZK60镁合金高温动态再结晶行为的研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行压缩实验,研究了ZK60镁合金在变形温度为473～723K、应变速率为0.001～1s~(-1)范围内变形过程中的组织演变.分析了变形程度、变形温度、变形速率对其动态再结晶行为的影响,探讨了其动态再结晶的形核机制.结果表明:ZK60合金高温塑性变形时的主要软化机制为动态再结晶,变形温度623K,应变量超过0.24时,在原晶界处出现大量的动态再结晶晶粒,并形成易延展的剪切区.变形温度是影响ZK60合金动态再结晶晶粒尺寸的主要因素,变形温度高于623K时,动态再结晶晶粒超过25μm.ZK60合金动态再结晶晶核在晶界弓弯处形成,随着应变量增加,出现亚晶界合并长大,长条状亚晶快速长大以及在剪切带变形区形核等.     

5A90铝锂合金超塑性变形机理的定量研究

通过聚焦离子束在5A90铝锂合金试样表面蚀刻微米尺寸高分辨网格,在温度480℃、初始变形速率1×10~(-3)s~(-1)的变形条件下,定量研究其超塑性变形过程中晶界滑移和晶内位错滑移对总变形的贡献量,并采用扫描电镜、电子背散射衍射观察合金超塑性变形的组织演变作为佐证。结果表明:位错运动在超塑性变形初期(ε0.65)的贡献量约为60%～80%,为主要变形机制,在该阶段条带状晶粒逐渐细化和等轴化,平均晶粒尺寸减小约40%,晶粒转动作为协调机制;随着应变量的增大,发生明显的动态再结晶,晶粒尺寸开始增大,晶内位错滑移的作用逐渐减小,晶界滑移成为变形的主要机制。     

Zn－Al共析合金室温超塑性变形机理

本文用电镜等对室温下超塑性变形中的Ｚｎ－２２％Ａｌ共析合金的组织变化进行了观察，发现在该合金中α相（富Ａｌ相）＋β相（富Ｚｎ相）两相组织中，在三叉晶界存在亚微观破坏区和显微孔洞，在α、β晶界的某些区域存在条纹带，某些晶粒内部存在大量位错及其缠结。据此得出超塑性变形的主要机制是晶界滑动、孔洞和位错运动松弛晶界引起应力集中，协调了晶界滑动的连续进行。条纹带是晶界迁移的结果。     

Fe-3%Si合金热变形过程中的组织演变

利用Gleeble-1500热模拟实验机对Fe-3%Si合金进行1173K、0.01s-1条件下的压缩变形,借助EBSD分析了不同应变量下晶界与热变形组织特征演变。发现晶体旋转动态再结晶机制与几何动态再结晶机制共同控制了动态再结晶过程:在小应变量阶段,晶体旋转的不均匀性使晶界附近区域优先形成完善亚晶,而晶粒内部呈现不完善的亚晶;随应变量增大,晶界附近区域取向差增加,小角晶界逐渐演变为大角晶界;在大应变量阶段,原始晶界附近区域形成的大角晶界相互接触,最终通过几何动态再结晶机制实现通体动态再结晶。     

Cu—Cr—Zr合金强化机理电子理论研究

通过自编软件建立了Cu合金液体、位错、晶界等原子集团模型,采用递归法计算了Cu合金电子结构。研究表明：Y在晶粒、表面、液体的环境敏感镶嵌能依次降低,Y从晶粒内向晶粒表面、液体Cu中扩散。扩散过程中Y原子填补在Cu晶粒表面缺陷处,阻碍Cu原子结晶,同时进入液体中的Y在晶粒周围形成含有高浓度Y的薄层,使晶粒生长受阻,晶粒细化。Sn向位错扩散,抑制Cr的沉淀析出,并能钉扎位错的攀移运动,推迟回复和再结晶。S在晶界偏析,使晶界结合强度降低。偏聚在晶界的S可将合金中的Zr吸附到晶界,使晶界得到强化。Cu晶粒、晶界与位错处的费米能级不同,电子在这些区域之间发生偏移,使合金内产生微电场。微电场对电子产生散射作用,使合金电阻增大。