高压扭转变形的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金显微组织及织构

在380℃变形条件下对不同高径比的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金试样进行高压扭转实验,借助于EBSD和XRD技术分析变形Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的显微组织、第二相粒子和织构的演变规律。结果表明:在高压扭转过程中,大量第二相粒子从过饱和Al基体中脱溶析出,显微组织明显细化,在部分三叉晶界处出现了细小的动态再结晶组织;材料织构强度随着高径比的减小而减弱;当高径比为0.20时,晶粒的择优取向方向也发生了明显变化,晶粒在102、111方向上出现了择优取向。     

高压扭转对AZ91D镁合金中第二相析出行为的影响

对铸态商用AZ91D镁合金固溶处理后进行高压扭转,再进行时效处理,利用光学显微镜,扫描电镜及X射线衍射对其微观结构和力学性能进行了详细研究。结果表明高压扭转大塑性变形使合金的晶粒尺寸由固溶态的～100μm细化到纳米晶,同时使基体中长杆状和块状的β-Mg_(17)Al_(12)析出相转变为颗粒状和椭圆块状。虽然经过高压扭转大塑性变形后的试样在时效处理过程中显微硬度呈下降趋势,但其硬度值较只经T6处理的试样相比有很大提高。只经高压扭转大塑性变形处理后的固溶态试样显示了最高显微硬度,其值为128 HV0. 1。     

镍钛形状记忆合金尺寸效应的实验研究

对不同尺寸的镍钛形状记忆合金试样进行了静态压缩试验,结果表明,镍钛形状记忆合金在静态压缩时表现出了明显的尺寸效应:在所研究的高径比范围内,随着高径比的增加,试样在加载阶段具有硬化现象,卸载阶段具有软化现象;母相及应力诱发马氏体相弹性模量都随高径比的增加而增加;相变超弹性曲线包围的面积,即相变滞后宽度也随高径比的增加显著增加;应力诱发马氏体相变初始应力随高径比的增加具有分段性,由此推测存在一临界高径比,在高于和低于临界高径比的两个范围内,相变初始应力都随高径比的增加而降低,在临界高径比处,相变初始应力跳跃很大。     

挤压铸造大高径比杯形铸件组织

研究大高径比铸件的挤压铸造将拓宽挤压铸造技术的应用范围。研究了挤压铸造ZA27合金大高径比杯形铸件的凝固组织。结果表明,铸件中压力分布极不均匀,铸件的上部边缘和底部压力较大,中下部压力较小;增大压力导致晶粒细化并发生塑性变形;ZA27合金大高径比杯形铸件的下部组织中出现分界面,界面两侧组织明显不同,后凝固一侧晶粒较细,含有较多共晶体。     

大塑性变形钨合金的断裂韧性研究

钨及钨合金因熔点高、蒸气压低、热传导率高、耐蚀性及热冲击性良好而使其在高温环境下广泛应用。但形状复杂的零部件加工(如车削等)较困难。大的塑性变形不仅可使材料的拉伸强度升高、硬度增大,而且还可使其韧性提高。高压扭转是一种常用的获得细晶的大塑性变形法。高压扭转时,将φ6mm×0.8mm薄片状试样插入到2个互相挤压的砧台之间。因钨的屈服应力高达705￣815MPa,砧台采用较硬的Co-93WC制作。高压扭转变形温度恒定为400°C,试样经受近10GPa的流体静压力。奥地利研究人员用此方法对纯钨、氧化镧弥散强化的钨合金(WL10)和掺钾的钨合金…     

IF钢高压扭转过程中不均匀塑变特征的仿真模拟

采用有限元软件DEFORM-3D对IF钢试样高压扭转过程进行计算机仿真模拟,研究高压扭转试样不均匀塑性变形特征,对硬度和显微组织分布进行研究。结果表明:试样在进行高压扭转两个阶段(压缩、扭转)的过程中,均发生了显著的不均匀塑性变形,在扭转初期阶段,其不均匀变形程度尤其显著;在试样径向,IF钢试样的塑性变形程度从中部到边缘逐步增大;在试样的轴向,试样的塑性变形程度随距试样下表面距离的增加而逐渐减小;硬度分布和显微组织检测结果均验证了模拟结果的可靠性。     

冷锻变形量对TB17钛合金显微组织和拉伸性能的影响

对TB17钛合金试样进行了冷锻,利用EBSD、TEM以及拉伸试验研究了变形量工艺参数对合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:钛合金棒材经过固溶后基体中生成了具有大尺寸晶粒的组织。合金冷锻变形后XRD衍射峰位置依然出现在和原先相同的位置,只是在合金变形后出现了衍射峰宽化。变形量60%时,基体中出现了位错塞积的现象,在合金明显变形的组织中生成了剪切带结构。随着试样变形量的增大,合金抗拉强度增大。     

锆合金剧烈塑性变形组织演变的研究进展

综述了锆合金剧烈塑性变形行为的研究进展,系统阐述了锆合金剧烈塑性变形技术,包括等径转角挤压、高压扭转、累积叠轧、扭转挤压及多向锻造。重点介绍以上方法在纯锆、Zr-Nb系合金及Zr-Sn-Nb系合金中的应用。详细介绍锆了合金微观组织及性能演变行为的研究现状,全面描述了锆合金组织和织构的演变。     

样品尺寸对Pd基块体非晶合金内部剪切带的影响

以Pd79Cu4Au2Si10P5块体非晶合金为对象,研究了不同尺寸合金的塑性变形行为及其内部剪切带特征。结果表明,直径为1,2和3 mm的该非晶合金都具有良好的塑性变形能力,其塑性变形量随着试样尺寸的增大而降低,分别约为13%,10%,8%。不同尺寸试样的应力-应变曲线有明显不同的锯齿流变,2 mm试样锯齿振幅最大,3 mm试样锯齿振幅最小,而且1和3 mm试样的应力-应变曲线的锯齿间隔都比2 mm试样的小。金相显微镜的观察结果表明,随着试样尺寸的增加,其内部主剪切带密度降低,次生剪切带密度增加。在扫描电镜下能明显看到内部主剪切带厚度随着试样尺寸的增加而增加。     

计算机数值模拟在高压扭转中的应用研究

高压扭转(HPT)是大塑性变形法(SPD)中能够细化试样晶粒的工艺之一,可以显著提高试样的力学性能和加工性能。本文概述了计算机数值模拟技术在高压扭转试验中的重要性,主要综述了计算机数值模拟技术在高压扭转中的应用,同时分析了高压扭转数值模拟技术的未来发展趋势。     

高压扭转对挤压态ZK60镁合金微观组织和力学性能的影响

对一定高径比的ZK60镁合金坯料进行高压扭转实验,分析扭转圈数对ZK60镁合金显微组织及力学性能的影响,对变形ZK60镁合金沿径向进行硬度测定,并进行拉伸实验和断口扫描,分析其硬度变化规律、力学性能变化原因及其断裂机理。研究结果表明:高压扭转能有效地细化ZK60镁合金的晶粒,提高力学性能,提高抗拉强度,增强塑性变形能力等;在规定的压力、转速条件下,增加模具转动圈数,对应区域的硬度也随之提高,但沿试样半径方向提高的幅度不一致,整体呈"V"字分布;同一高压扭转条件下,不同区域的硬度整体呈"碗"型分布;离试样中心点越远,硬度提高越显著,但变化不均匀。     

TiAl基合金超塑性变形的力学特征

研究了Ti-33Al－3Cr－0.5Mo（％）合金的高温拉伸力学性能。研究发现,在950℃下．合金试样就表现出了超塑性变形特征;在1000℃下,初始应变速率范围为2．0×10(－4)～6.0×10(-4)s(-1)时,试样的延伸率均大于200％．且最大延伸率为305％,相应的应变速率敏感性指数在0.33～0．57之间。对显微组织的分析结果表明,合金试样在超塑性变形过程中形成了大量孔洞,孔洞的连接是造成试样断裂的重要原因。     

铜模吸铸法制备Zr-Cu-Ni-Al_x合金的性能及其稳定性研究

采用铜模吸铸法制备Zr-Cu-Ni-Alx合金。采用DSC、XRD、力学性能实验机和硬度计等分析了不同Al添加量的合金热稳定性和力学性能。结果表明:不同Al添加量的合金试样都在40°～50°的扫描角度范围内生成了明显衍射峰。随Al添加量的增加,其玻璃转变温度和初始晶化温度差值先上升后降低,峰值温度出现在x=3时。当Al添加量逐渐上升后,拉伸强度、硬度都不断增大,伸长率则先增加后降低,并且在x=3时达到最大伸长率13.16%。当x=3时合金的断面区域生成高密度的剪切带,且剪切带间存在紧密交割关系,具有更致密的脉状纹并且其排列状态也更加规则,合金的塑性提高了。     

镁-稀土合金塑性变形技术研究进展

综述了镁-稀土合金在挤压、轧制和大塑性变形技术方面的研究进展,介绍变形温度、变形速度、挤压比等对挤压材组织和力学性能的影响,发现通过变形工艺调控获得细晶或形成双峰分布晶粒可提高合金的力学性能。概述了镁-稀土合金轧制变形的研究进展,发现通过工艺调控形成双峰分布晶粒或引入层错可制备超高强镁合金,总结了等通道转角挤压、高压扭转和多向锻造对合金组织和力学性能的影响,发现大塑性变形技术尤其是高压扭转技术是制备纳米级超细晶的有效方法,但大塑性变形技术的工艺相较于挤压、轧制变形更复杂,成本更高,且制备的样品尺寸往往较小。最后,对镁-稀土合金塑性变形技术的发展方向提出了建议。     

高压扭转制备钨铜复合材料的微观组织及显微硬度演化规律

基于传统高压扭转工艺,引入浮动凹模技术,开发了适用于性能高差异的钨与铜合金浮动凹模压扭成形工艺(high-pressure torsion, HPT),在300℃、1.5GPa条件下获得了界面结合良好的高性能钨铜复合材料。借助金相显微镜(optical microscope, OM)、X射线衍射技术(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)分析了大剪切变形过程中晶粒细化和位错累积对界面元素扩散和显微硬度的影响。结果表明：随着扭转圈数和扭转半径的增加,钨组织由粗大等轴晶被拉长、破碎、细化呈流线状,20圈变形试样的平均晶粒尺寸被细化至9.0±2μm,在持续剪切细化的作用下,位错密度不断上升至3.4×1014 m-2,较初始试样提升了2.9倍;铜铬锆合金的晶粒细化基本接近饱和,组织呈现平均尺寸约为0.3-1.5μm的细小等轴晶,大应变导致的动态再结晶促使其位错密度维持动态平衡,约为2×1014 m-2。变形产生的高密度晶界和位错,促进了钨和铜在界面处的元素互扩散,并且随着扭转圈数的增加,钨元素和铜元素的扩散深度分别由1.2μm和2.9μm增加至1.6μm和6.2μm。在细晶强化和位错强化的共同作用下,钨和铜铬锆合金的显微硬度较初始试样均得到显著提升,20圈变形试样的平均显微硬度分别约为548.3±36Hv0.5和125.0±4Hv0.1。     

纯钨经高压扭转后韧性及热稳定性观察

采用高压扭转法,在440℃对纯钨进行大塑性变形(HPT)。硬度测试表明试样表面纯钨经高压扭转后硬度高达1150HV。差热分析(DSC)结果表明等效应变较小的试样再结晶温度较高(高于1450℃),等效应变较大的试样再结晶温度较低(约800℃)。XRD分析结果表明试样晶格应变达0.35%,晶格常数达0.3177 nm,位错密度达2.4 × 1015 m-2。高压扭转可以使纯钨在低温下实现固结并具有高强度,一定的韧性和热稳定性。     

钨粉经高压扭转后韧性及热稳定性观察（英文）

采用高压扭转法,在440℃对纯钨进行大塑性变形(HPT)。硬度测试表明试样表面纯钨经高压扭转后硬度HV高达11 500 MPa。差热分析(DSC)结果表明等效应变较小的试样再结晶温度较高(高于1450℃),等效应变较大的试样再结晶温度较低(约800℃)。XRD分析结果表明试样晶格应变达0.35%,晶格常数达0.3177 nm,位错密度达2.4×10~(15) m~(-2)。高压扭转可以使纯钨在低温下实现固结并具有高强度,一定的韧性和热稳定性。     

应变速率和晶体包裹体对大块非晶和部分结晶的Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5合金力学性能的影响（英文）

研究Zr_(52.5)Cu_(17.9)Ni_(14.6)Al_(10)Ti_5合金的力学性能,着重研究应变速率和晶体包裹体对合金变形和断裂机制的影响。X射线衍射分析表明,低氧含量时形成完全非晶态的合金组织,而当氧含量较高时,形成部分晶化组织;但是观察到完全不同的压缩变形行为。单轴压缩试验表明,全非晶合金具有弹性变形、屈服、明显塑性变形和锯齿流变行为。当应变速率从1×10~(-4) s~(-1)增加到1×10~(-2) s~(-1)时,屈服强度没有变化,然而,压缩断裂强度和塑性应力均降低。扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析表明,即使在低氧含量的合金中,依然存在金属间化合物相CuZr_2,从而降低了合金的断裂强度和韧性。结果还证实在高氧含量的样品中存在枝晶状的Zr_(51)Cu_(28)Al_(21)相,会进一步降低其断裂强度。在断口表面可观察到韧性试样和脆性试样之间的差异。塑性应变越大,变形过程中形成的剪切带的密度越高,表现为应力-应变曲线上的锯齿流变行为。     

7A60铝合金高压扭转变形微观组织及力学性能分析

对不同高径比H/D的7A60铝合金坯料进行高压扭转实验,借助于EBSD技术分析了变形7A60铝合金微观组织(晶界取向差、晶粒取向)演变规律,同时对变形7A60铝合金进行拉伸实验和断口扫描,分析7A60铝合金的抗拉强度、断裂方式和断裂机理。研究结果表明:高压扭转变形后7A60铝合金晶粒发生了明显破碎细化,当高径比H/D为0.25时,晶粒取向沿001、101方向;当进一步减小高径比H/D时,在三叉晶界处出现了细小的动态再结晶晶粒,取向角在2°≤θ≤5°范围内的小角度晶界比例较大,同一晶粒内部出现了颜色渐变区,大部分晶粒取向沿111方向;高压扭转变形后7A60铝合金抗拉强度明显提高,最高抗拉强度达到了751 MPa,提升幅度达到了20.74%,在强度得到大幅提高的同时伸长率也得到了较好的保持,最高伸长率为14%;高压扭转变形后7A60铝合金断裂方式为塑性断裂,断裂机理属于微孔连接断裂。     

细化晶粒的加工-热处理工艺及其在钛合金上的应用

用大塑性变形(SPD)方法细化晶粒受到关注,已有许多这方面的研究报告,但在实际应用时,其在成本及对热处理型合金的适用性等方面仍面临许多困难。日本研究人员开发了可连续进行高效生产并能细化晶粒的加工-热处理工艺(RMA-CREO,简称CREO)。这种方法把棒材在高频线圈中局部加热、冷却,在局部形成变形抗力低的区域,在这个区域给试样施加扭转力,产生的剪切变形使晶粒细化,细化的组织由水冷装置进行强制冷却以防晶粒