工业纯钛室温一道次ECAP加工后的组织和硬度

室温下,分别采用90°模具和120°模具对工业纯钛(CP-Ti)进行一道次等径弯曲通道变形(Equal ChannelAngular Pressing,简称ECAP),研究了其组织和硬度的变化情况.结果表明,工业纯钛经一道次ECAP变形后都形成板条状组织,硬度显著提高.90°模具挤压后试样上、下表面的硬度值稍低于试样中间的硬度值,而120°模具挤压后试样表面硬度分布较均匀.     

120°模具室温8道次ECAP变形TA1纯钛的组织与性能

采用两通道夹角Φ=120°,外圆角ψ=20°的模具,在道次间未退火的条件下实现TA1纯钛BC方式8道次室温ECAP(Equal Channel Angular Pressing)变形,制备表面光滑无裂纹的变形试样。研究纯钛室温ECAP变形组织结构的演变和特征,测定变形试样的力学性能。结果表明：随着室温ECAP变形道次的增加,原始粗大的α相等轴晶由最初几道次形成的板条和孪晶经过自身和相互交割形成亚晶,以及剧烈变形形成的位错胞状结构,通过位错的相互作用和重组逐渐演变成大角度晶界的超细晶等轴组织。获得平均晶粒尺寸约200 nm的TA1纯钛试样,其屈服强度和抗拉强度分别由275和407 MPa提高到710和791 MPa,并保持较高的塑性,延伸率为19.0%     

室温ECAP工业纯钛组织热稳定性研究

采用两通道夹角Φ=120°,外圆角Ψ=20°的模具在室温不采用中间退火条件下成功实现工业纯钛(TA1)高达8道次等径弯曲通道变形,制备出超细晶工业纯钛。研究了室温ECAP工业纯钛的组织热稳定性能。结果表明,ECAP变形后的工业纯钛组织在400℃以下保持较高的硬度,热稳定性较好,而在400℃以上,发生了再结晶,硬度急剧下降,热稳定性变差。     

退火温度对90°ECAP变形工业纯钛组织和性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、单向拉伸及显微硬度测试等方法,研究了经室温90°ECAP变形工业纯钛1道次在400、500、600℃退火1h后的组织和性能.结果表明:当退火温度为400℃时,变形组织未发生明显变化,抗拉强度和显微硬度略有降低,伸长率增加;当退火温度高于400℃时,随着退火温度的升高,变形组织发生再结晶,晶粒尺寸增至12μm,工业纯钛的抗拉强度和显微硬度明显降低,伸长率显著提高.工业纯钛的拉伸试样断口均为韧窝型断口,韧窝随退火温度的降低而变得细小、均匀.     

室温ECAP变形工业纯钛的微观组织研究

在室温下采用等径弯曲通道变形技术(ECAP)对工业纯钛进行2道次(φ=90°)和8道次(φ=120°)挤压变形.利用光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)分析变形前及不同道次后工业纯钛的组织形貌特征.结果表明:ECAP变形1道次后,原始晶粒在剪切力的作用下沿变形方向拉长成板条状;随着变形道次增加,晶粒进一步细化,且出现晶粒从大板条向小板条及等轴晶转化的趋势.     

90°模具室温4道次ECAP变形纯钛的宏观织构演变

采用两通道夹角Φ=90°,外圆角ψ=20°的模具,实现TA1纯钛C方式4道次室温ECAP(Equal Channel Angular Pressing)变形,制备了表面光滑无裂纹的变形试样。研究纯钛室温ECAP变形试样的织构演变特征。结果表明:在ECAP变形初期,基面织构和锥面织构逐渐向P(φ1=45°,φ=0°~90°,φ2=30°)织构旋转,基面织构和锥面织构减少,柱面织构增加,织构的演变是由位错增殖导致微结构变化引起的。在变形后期因晶粒细化,织构演变主要由整个晶粒的旋转来形成剪切织构,基面织构逐渐增加。     

工业纯钛ECAP温变形的组织研究

采用两通道夹角为90°,外圆角为20°的模具,实现了工业纯钛BC方式6道次的ECAP温变形,累积等效真应变达到6.3,并观察分析了变形试样的显微组织.结果表明:工业纯钛经BC方式6道次ECAP温变形后,获得了晶粒尺寸为150 rm的具有大角度晶界的超细晶组织;工业纯钛在ECAP温变形过程中,随变形道次的增加,通过位错滑移产生的板条和不稳定的孪晶组织相互作用,大量的位错聚积成位错胞并生成亚晶;在变形温度的影响下,位错相互作用,使亚晶逐渐演变成具有大角度晶界的超细晶组织.     

120°模具室温ECAP制备工业纯钛的热压缩变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上对室温120°模具等径弯曲通道变形(ECAP)制备的平均晶粒尺寸为200nm的工业纯钛(CP-Ti)进行等温变速压缩实验,研究超细晶(UFG)工业纯钛在变形温度为298～673K和应变速率为10-3～100s-1条件下的流变行为。利用透射电子显微镜分析超细晶工业纯钛在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:流变应力在变形初期随应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;随变形温度的升高和应变速率的降低,应变速率敏感性指数m增加,晶粒粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒数量逐渐增加;超细晶工业纯钛热压缩变形的主要软化机制随变形温度的升高和应变速率的降低由动态回复逐步转变为动态再结晶。     

工业纯钛ECAP温变形的力学性能及热稳定性

采用两通道夹角φ=90°,外圆角ψ=20°的模具,成功实现了工业纯钛BC方式6道次ECAP温变形,累积等效真应变达到约6.3,制得ECAP温变形试样后,对各道次ECAP温变形后的工业纯钛进行压下量为55％的冷轧变形.同时,观察分析了变形试样的显微组织及性能,并对各道次ECAP温变形试样的热稳定性进行研究.结果表明,经过6道次ECAP变形后,工业纯钛的抗拉强度达到760MPa,伸长率为40％.当退火温度低于400℃时,ECAP变形试样的组织变化不大,显微硬度下降缓慢;当退火温度高于400℃时,由于发生了再结晶,显微硬度显著下降.     

通道截面形状对纯钛室温ECAP变形影响的有限元分析

采用有限元软件Deform-3D对室温纯钛等径弯曲通道变形(ECAP)过程进行数值模拟,分析了不同等通道截面形状条件下载荷变化、变形行为以及等效应变分布情况。结果表明:不同截面形状试样随着通道截面圆角增大,端部效应有所增加,试样与出口通道上壁之间的缝隙增大;不同通道截面挤压的行程载荷曲线趋势一致,常用的方形截面(R=0 mm)ECAP挤压时载荷最大;ECAP挤压后,试样纵向上等效应变从中部向两端递减,竖直方向上等效应变从上到下逐渐下降;方形(R=0 mm)和圆形(R=10 mm)截面ECAP挤压的等效应变较高,特别是圆形截面ECAP挤压心部等效应变要高于外表,这有别于其他塑性变形形式。     

变形方式对工业纯钛室温ECAP组织及性能影响

采用2通道夹角Φ=120°,外圆角ψ=20°的模具,在室温分别采用A方式(相邻道次间试样不旋转)、B方式(相邻道次间,沿试样长度方向旋转90°进入下一道次)及C方式(相邻道次间,沿试样长度方向旋转180°进入下一道次)成功实现工业纯钛2道次等径弯曲通道变形(ECAP),观测分析试样显微组织和力学性能.结果表明:在室温下按不同变形方式进行ECAP变形2道次后,工业纯钛的强化效果基本相同.第1道次所形成的变形组织在第2道次变形时的变形机制及变形组织的演变规律因采取的变形方式而不同,从而使得形成的组织形貌不同,B、C方式皆可形成等轴胞状组织.     

等通道挤压Mg2Si增强ZK60镁合金的显微组织及力学性能

研究等通道挤压(ECAP)对ZK60+2Si镁合金显微组织、室温力学性能和高温抗蠕变性能的影响。结果表明,合金铸态组织主要由-Mg基体、Mg2Si相和MgZn相组成,等通道挤压可显著碎化原粗大汉字状Mg2Si相并使其趋于弥散分布,同时基体组织也得到细化。挤压4道次后,合金的室温抗拉强度由154.8MPa增加到270MPa,伸长率由4.5%增加到17.5%。挤压6道次后,合金的伸长率进一步增加到21%,而抗拉强度却下降至261MPa;合金的高温蠕变寿命由铸态20h延长到203h,稳态蠕变速率下降了约1个数量级,这主要是因为细小颗粒状MgSi相有效阻止了晶界滑移。     

ECAP细晶机制及对纯铝显微组织和力学性能的影响

采用 ECAP 方法和 3 种工艺路径,研究纯铝的显微组织和力学性能的变化。研究发现,对于φ-120°模具来说,在 3 种工艺路径中,路径 A 的晶粒细化效果最明显,其次为路径 Bc,路径 C;6 次 ECAP 后,采用路径 Bc 试样的显微组织由等轴晶组成,而采用路径 A 和路径 C 时试样的显微组织由拉长的纤维状晶粒组成,平均晶粒尺寸均能小于 1 μm。相应地,3种工艺路径提高强度的有效性依次为路径A,路径Bc,路径C,变形过程中σ0.2同晶粒尺寸的关系符合Hall-petch关系。ECAP 过程中纯铝的强化机制主要是细晶强化,并初步探讨了 ECAP 过程中细晶的形成机制。     

原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响

室温下,对923 及1023 K退火1 h所得的不同原始晶粒尺寸的工业纯钛进行ECAP变形。通过TEM、EBSD、室温拉伸和显微硬度测试研究原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响。探讨纯钛ECAP变形孪生行为和变形机制。结果表明,退火温度越高,原始晶粒尺寸越大。1道次变形后,1023 K退火纯钛的晶粒细化效果更显著。4道次变形后,923 K退火纯钛的组织更细小均匀。随着变形道次的增加,屈服强度不断增大,1道次变形后增幅最大,约为100%,且原始晶粒尺寸越大,强度增幅越大。纯钛ECAP变形机制包括位错滑移和孪生,原始晶粒尺寸越大,孪晶数量越多。     

ZrCp／W复合材料组织结构与室温力学性能

用XRD、SEM和TEM研究了ZrC颗粒增强钨基复合材料（ZrCp/W,ZrCp的体积分数为30％）的组织结构。由于ZrCp的加入,阻碍了钨晶粒在烧结时的长大,W向ZrC晶格扩散,在ZrC中形成（Zr,W)C固溶体,Zr也向W中发生了少量扩散,使ZrCp/W界面形成冶金结合。在复合材料中还存在很少量的W2C和ZrO2。室温下,复合材料的韧性、弹性模量和硬度都明显比纯钨高,但复合材料的抗弯强度比纯钨低。复合材料的韧化机制是裂纹偏转和细晶韧化。     

纯镁切应力变形后的微观组织演变、力学性能、腐蚀行为

纯镁为密排六方结构,具有较少的独立滑移系导致其塑性较差。研究了纯镁变形后的微观组织演变、力学性能、腐蚀行为。结果表明,纯镁经过等径角挤压（ECAP）变形后晶粒明显细化以及基面织构发生了弱化,导致纯镁的塑性得到了显著地提高。等径角挤压变形后纯镁强度降低主要是因为基面织构弱化影响大于晶粒细化。此外,等径角挤压变形后纯镁自腐蚀电位和腐蚀电流密度明显增加,纯镁的抗腐蚀性能显著提高。纯镁的腐蚀机理可能从局部腐蚀向均匀腐蚀转变,从而减少了样品在标准模拟体液浸泡中的腐蚀脱落,确保了试样的完整性。     

等通道转角挤压对Mg-12Al-0.7Si合金组织与性能的影响(英文)EI北大核心CSCD

研究了Mg-12Al-0.7Si镁合金在等通道转角挤压过程中微观组织与力学性能随着挤压道次的变化行为。结果表明,随着挤压道次的增加,基体晶粒不断细化。6道次细化效果最佳,从铸态约90μm细化至约8μm,连续网状分布的β-Mg17Al12相被挤碎至约4μm,汉字状Mg2Si相破碎且趋于均匀分布,8道次挤压后平均尺寸为2～3μm。室温抗拉强度和伸长率在6道次和8道次挤压后达到最高,分别为293 MPa和5.1%。高温抗拉强度和伸长率在2道次和6道次挤压后最佳,分别为204 MPa和34.4%。基面(0002)晶面取向随挤压道次增加而逐渐增强,形成基面变形织构。     

体外浸泡纯钛的表面腐蚀和ECAP的影响

采用在Ringer模拟体液静态体外浸泡的方法,研究工业纯钛试片经过一定时间的浸泡后的失重和表面形貌的变化。采用等通道径角挤压(ECAP)方法处理工业纯钛并与粗晶纯钛进行对比,对ECAP处理的TA9和粗晶TA9也做了对比。结果表明:纯钛在400℃ECAP处理后的微观组织形成具有明显方向性的板条状组织,ECAP纯钛表面沉积的Na Cl晶体数量大于粗晶Ti,TA9也表现出相似结果。纯钛的腐蚀机制是一种受到电偶腐蚀控制的均匀腐蚀,细晶组织导致电偶的数量增加。     

ECAP对SLM纯钛组织演变和力学性能影响

等通道转角挤压（equal channel angular pressing,ECAP）成功对选择激光熔化（selective laser melting, SLM）制备的纯钛进行了改性处理。采用两通道夹角Φ=120°,ψ=20°的模具,在室温下对SLM制备的纯钛进行单道次变形改性处理,并对其显微组织和力学性能进行了评价。结果表明：SLM+ECAP纯钛试样组织细化,晶粒尺寸由13 μm减小到7 μm,位错密度增加。ECAP变形过程中,孪生和连续动态再结晶同时存在,拉伸与压缩孪晶的出现和位错密度的增加共同促使SLM+ECAP纯钛试样显微硬度增加了13%,屈服强度和极限抗拉强度分别提高了18%和20.4%,而延伸率略有减小。