循环扩挤变形AZ80镁合金的组织、织构与力学性能

采用循环扩挤(Cyclic expansion-extrusion,CEE)变形工艺对AZ80镁合金的块状材料进行热挤压加工,观察试样的微观组织与织构,并测试了力学性能。结果表明:AZ80镁合金经过CEE变形后,晶粒的尺寸明显细化,第4道次CEE变形之后,晶粒尺寸从150~230 μm细化至2 μm,整体分布均匀且呈等轴晶;2道次变形后,随着挤压道次的增加,晶粒的细化程度减慢;同时经过CEE变形的AZ80镁合金织构包括了(0001)基面平行于挤压方向与(1120)棱柱面垂直于挤压方向的两种不同纤维织构,随着挤压道次的增加,织构总体强度出现先减后增再减的变化;力学性能相对于均匀化态有着明显的变化,第1道次CEE变形之后,抗拉强度与屈服强度分别达到各自的最大值,为290 MPa和180 MPa,第2道次CEE变形之后,强度出现不随晶粒细化而增强的现象(反Hall-Petch理论),这是因为织构的软化作用强于晶粒的细化作用,而伸长率随着挤压道次的增加而提高。     

预变形对LY12铝合金板热处理后晶粒度的影响

为了制定合理的铝合金板多道次成形工艺,需确定每道次的粗晶临界应变.通过将单向拉伸试件拉伸到不同预应变,然后热处理测定晶粒度的方法,分别研究了不同预变形对退火和淬火热处理后LY12铝合金板晶粒度的影响.结果表明,不同预变形对退火热处理后晶粒度无影响;对淬火热处理后晶粒度影响显著,而且存在一个临界应变,当预应变大于该临界应变时,晶粒突然长大.对于包铝层,该临界应变小于0.8%;对于基体,该临界应变在4%左右.对于LY12铝合金板多道次成形工艺设计,退火前道次极限变形量的制定不需考虑粗晶影响,淬火前道次变形量的制定需考虑粗晶临界应变.     

高纯铝多向锻造大塑性变形过程的数值模拟及实验研究

采用多向锻造的方法研究室温下锻造道次对高纯铝组织的影响,并用三维DEFORM软件对实验过程进行模拟。结果表明:经3次多向锻造后,高纯铝试样横截面上形成1个X形的细晶区及4个粗晶区,随锻造道次增至9,细晶区的面积不断扩大,粗晶区的面积不断缩小,但细晶区与粗晶区的晶粒尺寸差异并未消除。当高纯铝试样心部的等效应变量达到2.5时,心部再结晶晶粒尺寸达到70μm,继续增加心部的等效应变至6.0,心部的晶粒不再随等效应变量的增加而细化,达到晶粒细化的极限。而当试样边部难变形区和自由变形区的等效应变量增至4.0时,其再结晶晶粒仍随等效应变量的增加而细化,未达到晶粒细化极限。这表明局部等效应变量及局部变形方式均是影响高纯铝晶粒细化的重要因素。     

冷轧原料组织对再结晶组织及织构演变影响的研究

取相同的CsP热轧板1#和2#试样,1#试样经热处理将晶粒尺寸调大,2#试样不作组织调整,并进行5道次连轧和罩式退火处理。然后采用基于扫描电镜上电子背散射衍射分析方法研究了冷轧原料组织对再结晶过程中组织和织构演变规律。结果表明：经组织调整后大晶粒的1#试样,作为冷轧原料轧制成的冷轧板后在530℃时就开始发生再结晶,且再结晶晶粒长大比较均匀,而不作组织调整的2#试样经冷轧后在545℃时才有很少量的再结晶晶粒在晶界生成;1#试样在再结晶初期545℃时有利于深冲性能的（111）面织构含量最高且为59．6％,2#试样在575℃时（111）面织构含量最高且为64．1％;根据织构演变规律,1#和2#试样应采用不同分段分级退火工艺,才可使最终冷轧板具有更多的有利于深冲性能的（111）面织和少量的（001）面织构。     

高压扭转致纯铜晶粒细化及与应变的关系

设计并加工了在材料试验机上使用的高压扭转夹持装置,并用装置获得了不同扭转变形量的纯铜试样.使用电子背散射衍射技术测量了处理后试样晶粒尺寸沿径向的分布.对比分析了晶粒细化程度和应变量的关系,提出了一个描述晶粒细化的简单剪切球模型.结果表明,晶粒细化程度随着应变量的增大而增强,平均晶粒尺寸为原始平均尺寸的1/50.当剪切应变小于10时,晶粒尺寸随着剪切应变的增大迅速变小;当剪切应变大于10时,晶粒尺寸的变化趋于缓慢,晶粒细化程度与Stuwe等效应变之间有幂函数关系.依据简单剪切球形晶粒的模型,得到了晶粒细化程度随剪切应变增大而增强的规律,并与实验数据的变化趋势一致.     

封面图片说明

正封面图片出自论文"超细晶纯铝微塑性变形本构关系的建立".超细晶材料具有优异的室温机械性能和高温延展性,能够有效降低晶粒尺度效应,在微成形技术中具有潜在应用.利用等通道挤压工艺制备了超细晶纯铝材料,该幅图片为经过150℃退火处理后EBSD晶粒取向图,平均晶粒尺寸为1.5μm.研究了超细晶纯铝微压缩变形行为,分析了试样尺寸、变形温度以及应变速率对超细     

激光增材制造近β钛合金显微组织与力学性能研究

研究了激光沉积打印Ti55511钛合金的显微组织和室温拉伸性能,表征了打印态、热处理态Ti55511合金的晶粒形态及晶体学织构,分析了不同退火热处理温度对激光增材制造钛合金强塑性的影响。结果表明,原始打印态Ti55511钛合金由粗大的β晶粒组成,并且β晶粒以柱状晶和等轴晶两种类型的晶粒交替生长,呈现竹节状形态。在打印态Ti55511组织中,β基体析出的α片层提供了大量的界面,有效阻碍了位错运动,使合金具有高强度和低塑性。580℃退火热处理后,合金的屈服强度、抗拉强度变化不明显,伸长率有一定的提升。进一步提高退火温度至620℃后,合金的屈服强度、抗拉强度降低,但强度值依然大于1 000 MPa,同时伸长率大幅提升。因此,可通过退火热处理调控α晶粒的尺寸和体积分数,以提高合金的强塑性匹配。当应力平行于Z方向时,样品的屈服强度、抗拉强度略低于垂直于Z方向的,而伸长率显著高于应力垂直于Z方向的。     

镍基高温合金初始织构对电辅助拉伸宏微观行为的影响

目的研究织构对镍基高温合金电辅助成形的影响规律。方法通过准静态拉伸与电辅助拉伸对比实验,研究了不同初始织构对镍基高温合金电辅助成形宏观力学行为以及微观组织演化的影响规律。结果当初始织构为易变形织构时,拉伸后的纤维织构峰值较低,而电辅助拉伸过程中焦耳热使得试样温度升高,变形抗力得到下降,在一定程度上增大了纤维织构的强度。当初始织构为难变形织构时,材料变形抗力大,拉伸后纤维织构峰值较高,但材料变形过程晶粒细化程度高,缺陷的增多导致电辅助成形过程中焦耳热更为明显,焦耳热导致的高温使得难变形晶粒变形更为协调,最终的纤维织构强度有所下降。结论不同的初始织构对电辅助成形宏微观行为有较大的影响,因此合理利用织构在电辅助成形过程中的影响以完善电辅助成形工艺十分重要。     

消除7136铝合金固溶热处理粗晶环的新方法:应变固溶

固溶热处理粗晶环的新方法——应变固溶,即在进行双级固溶(450℃/2 h+470℃/4 h)前,在420℃时对试样施加拉伸应变并保温2 h.研究发现,随着应变固溶时应变量的增大,固溶处理后铝合金粗晶环深度逐渐减小,当应变量达到4.6％时,粗晶环完全消除.这一方法的机制是利用应变固溶在较低温度时消耗并释放形变储能,从而抑制固溶热处理过程中Al3Zr相的熟化,调控铝合金的再结晶行为.TEM和EBSD分析显示,固溶热处理前经历了应变量为4.6％的应变固溶的样品,其边部再结晶比例仅为49.5％,远低于未经应变固溶直接进行热处理的样品(76.4％),并且再结晶晶粒正常长大形成细小等轴晶粒,使粗晶环得以消除.另外,应变固溶处理会导致型材峰值时效后的硬度有所降低,但降幅不大;同时试样心部仍保持较多的[111]晶向,即平行于挤压方向的织构.     

纯铜深度塑性变形的织构组织均匀性研究

为了获得均匀的深度塑性变形纯铜织构组织,分别采用异步叠轧法和同步叠轧法制备纯铜试样.用X射线衍射极图法测量织构沿样品板厚方向的分布.结果表明,异步叠轧试样近表层的变形织构是{100}<011>剪切织构,同步叠轧试样的变形织构是{211}<111>铜织构,异步叠轧和同步叠轧试样里面各层的变形织构都是铜织构,并且强度非常接近,变形织构沿中心层呈对称分布;当真应变大于4.2时,增加应变对变形织构的组分和强度几乎没有影响;在叠轧中相邻2层的界面限制了晶粒的变形范围,使变形织构组织更均匀.     

S32750双相不锈钢相界与晶界特征对其力学性能和耐蚀性能的影响EI北大核心CSCD

通过固溶处理获得不同初始组织状态的S32750双相不锈钢样品,然后进行厚度压下量80%的冷轧变形和1050℃的退火处理,采用SEM-EBSD和XRD技术研究合金相界与晶界特征以及相组成分布情况,并利用拉伸实验、纳米压痕和双环电化学动电位再活化法(DL-EPR)分析不同初始状态样品的组织对力学性能与耐晶间腐蚀性能的影响规律。结果表明:高温固溶处理的合金样品经冷轧退火后晶粒细小均匀,两相分布接近1∶1,且相界占内界面(晶界+相界)比例较高,同相晶粒团簇程度最低,表现出优异的综合力学性能。合金样品经敏化处理后,σ相易沿α相晶界析出,高温固溶并经轧制退火后的样品中,由于α晶界比例较少且满足K-S取向关系的相界比例较高则又表现出良好的晶间腐蚀抗力。因此,通过适当的工艺来调控合金的相界与晶界分布可以实现材料强度和晶间腐蚀抗力的同步改善。     

Effects of grain size on the corrosion resistance of pure magnesium by cooling rate-controlled solidification

The aim of this study was to investigate the effect of grain size on the corrosion resistance of pure magnesium developed for biomedical applications. High-purity magnesium samples with different grain size were prepared by the cooling rate-controlled solidification. Electrochemical and immersion tests were employed to measure the corrosion resistance of pure magnesium with different grain size. The electrochemical polarization curves indicated that the corrosion susceptibility increased as the grain size decrease. However, the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and immersion tests indicated that the corrosion resistance of pure magnesium is improved as the grain size decreases. The improvement in the corrosion resistance is attributed to refine grain can produce more uniform and density film on the surface of sample.     

半固态高碳(C＞1%)工具钢压缩变形的组织演变

采用Gleeble-1500热/力模拟机,对电磁搅拌法制备的高碳钢半固态坯料进行压缩实验,研究半固态高碳(C>1％)工具钢在不同温度、不同变形程度和不同变形速率下压缩变形的组织演变规律.结果表明,随变形程度的增加,试样心部和边部晶粒的尺寸逐渐减小;随温度的升高,固相率降低,试样心部和边部晶粒的尺寸变大;随变形速率的提高,试样心部的晶粒尺寸减小,边部的“大结构”破碎。     

Effects of grain size on the properties of a low nickel austenitic stainless steel

The effect of the grain size (varying in the range of 2.5–50 m) on the mechanical properties and on the wear and corrosion resistance of a low nickel austenitic stainless steel is reviewed. In particular, the austenite-martensite transformation followed by annealing for martensite reversion in high nitrogen stainless steel is investigated. In order to study the effect of this thermo-mechanical process on grain refinement, the effect of cold reduction, annealing temperature and annealing times were analysed. After obtaining ultrafine grains, the effect of the grain size on the hardness and the tensile properties was evaluated and showed a Petch-Hall dependency in the fully analysed range (down to a 2.5 m grain size).The fatigue behaviour of the steel is studied as a function of the grain size showing a poor influence of grain refining on the fatigue resistance. An increase of both the wear resistance and of the localized corrosion resistance with grain refining is also detected. Results are compared to those of similar measurements on a standard AISI 304 steel.     

3%Si电工钢铸坯中柱状晶的形变、再结晶行为及织构演变规律

利用电子背散射衍射(EBSD)技术和X射线衍射仪(XRD)研究3%(质量分数)Si电工钢铸坯中柱状晶的形变、再结晶行为及织构演变规律。结果表明:柱状晶长轴分别沿轧向、横向和法向放置,具有不同的初始织构。热轧后,表层形成的3种剪切取向中高斯取向较容易形成。中心区,RD样品中的α和γ线轧制取向,TD样品中的强γ线取向,ND样品中的强{100}取向以及各样品中的立方取向,均表现出明显的初始取向依赖性。冷轧后,RD,TD样品中的强{111}〈112〉取向来自热轧板中的高斯取向,ND样品中的强旋转立方取向遗传自初始{100}取向。受初始取向偏差及大晶粒尺寸影响,ND样品中的旋转立方取向晶粒内取向梯度较大。退火后,样品中心大尺寸的{100}取向晶粒是柱状晶初始取向遗传性的表现。     

氧化法显示钢的奥氏体晶粒度的准确性

选用不同钢种在不同加热温度条件下,采用比较法和截点法对两种常用的奥氏体晶粒度显示方法,即氧化法和晶粒边界腐蚀法进行了对比性研究。结果表明：氧化法显示钢的奥氏体晶粒度的准确性能够满足生产检验的要求,氧化法与晶粒边界腐蚀法所显示的奥氏体晶粒平均弦长的差值会受钢种及加热温度的影响。     

初次再结晶组织和渗氮量对低温渗氮取向硅钢二次再结晶行为的影响

通过控制初次再结晶工艺获得尺寸不同的低温渗氮取向硅钢初次再结晶组织,研究初次晶粒尺寸对二次再结晶行为和磁性能的影响,探索初次晶粒尺寸过大条件下合适的渗氮量,并分析初次再结晶组织中{411}〈148〉织构对二次再结晶行为的影响。结果表明:随着初次晶粒尺寸由10μm升高至15μm,二次再结晶温度升高,Goss织构更加锋锐,成品磁性能提高,当初次晶粒尺寸为28μm时,合适的渗氮量约为6×10-4。初次再结晶组织中{411}〈148〉取向晶粒生长能力更强,极易粗化,阻碍二次晶粒的异常长大,同时{411}〈148〉与黄铜晶粒之间为大于45°的低迁移率晶界,对黄铜晶粒异常长大的阻碍作用更为显著。     

正火处理对304和304L不锈钢在硝酸中耐蚀性的影响

开展热处理对304和304L不锈钢在硝酸中耐蚀性的影响研究,可为不锈钢现场使用过程中的焊接和热处理提供指导.利用正火处理模拟不锈钢在焊接或者热加工过程的受热过程,考察304和304L不锈钢在硝酸中的耐蚀性随受热温度和时间的变化规律.利用电化学动电位再活化法(DL-EPR)与交流阻抗谱法(EIS)研究了不同正火处理条件对304和304L不锈钢在硝酸中耐蚀性的影响.结果表明:2种材料经650℃正火处理后敏化度均为最大值.经900℃正火处理后,304不锈钢的晶粒略有减小,敏化度与未经正火处理的试样相比略有增大,304L不锈钢的晶粒略有增大,敏化度与未经正火处理的试样相比略有减小.304和304L不锈钢经650℃正火处理后,在硝酸介质中其钝化膜的保护能力变差.随保温时间的延长,其在硝酸中的耐蚀性也逐渐降下降.     

Role of processing temperature on microstructure,mechanical properties and corrosion behavior of fine grained AZ31 magnesium alloy produced by groove pressing

AZ31 magnesium alloy sheets were processed at 250 °C and 300 °C by groove pressing, a severe plastic deformation technique to achieve grain refinement. The influence of processing temperature on the evolution of microstructure, mechanical properties and corrosion behavior was studied. Groove pressing significantly reduced the grain size of the alloy from 46 μm to 6.5 μm at 250 °C processing temperature. With the higher processing temperature (300 °C), grain growth (11.4 μm) was observed for the alloy. Number of twins appeared in the groove pressed samples. Higher hardness and tensile strength were measured for the groove pressed samples processed at 250 °C without significant loss in the ductility as reflected from the % of elongation due to the grain refinement. Corrosion performance of the samples assessed by potentiodynamic polarization studies indicated increased corrosion resistance for both of the grove pressed samples. However, sample at 300 °C exhibited better corrosion resistance compared with the sample processed at 250 °C. This can be understood by considering the effect of higher processing temperature on reducing the crystal imperfections which alters the corrosion behavior.     

A two-site mean field model of discontinuous dynamic recrystallization

The paper describes a new model of discontinuous dynamic recrystallization (DDRX) which can operate in constant or variable thermomechanical conditions. The model considers the elementary physical phenomena at the grain scale such as strain hardening, recovery, grain boundary migration, and nucleation. The microstructure is represented through a set of representative grains defined by their size and dislocation density. It is linked to a constitutive law giving access to the polycrystal flow stress. Interaction between representative grains and the surrounding material is idealized using a two-site approach whereby two homogeneous equivalent media with different dislocation densities are considered. Topological information is incorporated into the model by prescribing the relative weight of these two equivalent media as a function of their volume fractions. This procedure allows accounting for the well-known necklace structures. The model is applied to the prediction of DDRX in 304 L stainless steel, with parameters identified using an inverse methodology based on a genetic algorithm. Results show good agreement with experimental data at different temperatures and strain rates, predicting recrystallization kinetics, recrystallized grain size and stress-strain curve. Parameters identified with one initial grain size lead to accurate results for another initial grain size without introducing any additional parameter.