T型ECAP变形纯铝微观组织与力学性能研究

在室温下对工业纯铝进行T型等通道挤压变形(T-ECAP),研究了挤压速度(5、12、60、120、180mm/min)和挤压道次(1道次、2道次、4道次)对纯铝微观组织与力学性能的影响.结果表明:不同挤压速度下,1道次挤压变形可以将晶粒细化到1μm以下,但是微观组织存在不均匀性;随着挤压道次的增加,晶粒逐渐细化,4道次时晶粒大小为350nm.在试样的纵向中心位置,显微硬度呈现“两端高,中间低”的漏斗状分布;随着挤压道次的增加,漏斗状的硬度分布逐渐减弱,4道次挤压变形后,硬度逐渐趋于均匀.挤压速度180mm/min时,拉伸强度呈现反常的Hall-Petch关系.随着挤压道次的增加,伸长率逐渐增大,2道次挤压变形后,拉伸强度趋于平稳.     

ECAP对Mg-Mn-Zn-Ce合金显微组织及拉伸性能的影响

为了确定挤压路径和挤压道次对Mg-Mn-Zn-Ce合金的显微组织及拉伸性能的影响,采用不同挤压路径对Mg-Mn-Zn-Ce合金进行了不同道次的等通道转角挤压(ECAP).显微组织观察结果表明,经一道次等通道转角挤压后,合金的平均晶粒尺寸约为20μm,而经二道次挤压后,平均晶粒尺寸约为2μm;不同挤压路径所产生的晶粒细化效果大致相同,但在不同挤压方向上,晶粒呈现不同的形状.拉伸试验结果表明,合金的抗拉强度和屈服强度均随着挤压道次的增加而提高,合金的伸长率在一道次挤压后略有提高,而在二道次挤压后明显下降.     

出口通道背部摩擦力对工业纯钛室温ECAP变形影响的有限元分析

工业纯钛的等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP)通常在350~450℃实现,为研究工业纯钛室温ECAP变形的可行性,提高其细化效率,本文利用三维有限元商品软件Marc.Super-form对工业纯钛方形试样的一道次室温ECAP变形过程进行模拟.研究并分析了模具出口通道背面摩擦对工业纯钛(Commercial Pure Titanium,CP-Ti)试样变形、应变速率及挤压载荷分布的影响规律.研究表明,增大模具出口通道背部摩擦可使工业纯钛ECAP变形区的应变速率分布更均匀,使试样内应变分布均匀性提高.在此基础上通过改善外部摩察工艺条件成功地实现工业纯钛室温ECAP变形,获得变形均匀的ECAP试样.     

ECAP工艺细化铁基形状记忆合金研究

研究等通道转角挤压（equal channel angular pressing，简称ECAP）技术细化Fe基形状记忆合金。研究结果发现，300℃下Fe-17．8Mn-4．73Si-7．80Cr-4．12Ni（wt％）第一道次挤压力为78kN，与理论计算值70．6kN接近；第二道次挤压力上升明显，达到240kN。金相观察显示挤压后的合金晶粒沿剪切方向拉长，TEM分析显示700℃退火30min后再结晶形成0．3μm左右细小晶粒，与未挤压试样相比晶粒明显细化。ECAP挤压极大的提高了材料的力学性能，屈服强度由未挤压时220MPa提高到挤压后的890MPa；挤压后退火的合金恢复率略有提高，在预变形ε=6．5％时，获得η=74％的形状恢复率。     

模具参数对纯钛等通道转角挤压工艺变形规律影响的有限元分析

等通道转角挤压（Equal Channel Angular Pressing,ECAP）工艺能够通过材料的剧烈塑性变形,获得块状超细晶材料．等通道转角挤压（ECAP）工艺通过改变应变量大小及其均匀性对晶粒细化有着显著的效果．通过DEFORM-3D软件模拟纯钛等通道转角挤压过程,研究了不同模具参数对试样变形的影响规律,给出了不同模具转角、模具外转角和模具内转角半径对ECAP试样变形区等效应变的影响,为获得纯钛试样变形分布提供了有效的规律．     

镁及镁合金等通道转角挤压研究进展及发展趋势

镁及镁合金属于HCP结构,织构和晶粒尺寸是影响其性能的主要因素.本文对近年来镁及镁合金等通道转角挤压（Equal channel angular pressing,ECAP）的研究状况进行了综述,介绍了ECAP过程中影响镁及镁合金织构的主要因素.根据晶粒细化机制的不同,从两方面介绍了ECAP工艺制备镁及镁合金超细晶、纳米晶的进展,即＂Bottom-up＂和＂Top-down＂法。最后,提出了镁及镁合金ECAP具有发展潜力的研究方向.     

挤压比对AZ91镁合金组织及力学性能的影响

研究了挤压比对热挤压AZ91镁合金显微组织和拉伸性能的影响.结果表明：热挤压可以显著细化AZ91镁合金的晶粒，而且随着挤压比的增加，晶粒变得更加细小；增大挤压比也可以提高AZ91镁合金在不同实验温度下的抗拉强度和屈服强度，且经过3种挤压比挤压的AZ91镁合金在150 ℃时均呈现最高的抗拉强度和屈服强度；此外，经不同挤压比挤压的AZ91镁合金的伸长率均随实验温度的升高而增加.通过拉伸断口形貌的扫描电镜分析，确定了热挤压AZ91镁合金在室温拉伸时均表现为解理断裂为主的脆性断裂，而在较高温度下拉伸时则基本呈现韧性断裂特征.     

应力状态对316LN钢高温塑性的影响

对316LN钢在Gleeble-1500D热模拟实验机上做高温拉伸实验,试样尺寸为○/10.0 mm×121.5 mm,缺口半径分别为0.5、1.0、2.0、4.0 mm和∞(光滑试样),温度为950℃!1200℃,应变速率为0.5 s-1,得到不同变形条件下试样的断面收缩率变化规律;通过数值模拟,得到开始拉伸时不同缺口拉伸试样最小横截面部位的应力三轴度分布.对比实验与数值模拟结果表明:316LN钢的高温塑性与应力三轴度和晶粒尺寸有关.如果晶粒尺寸相差不明显,应力三轴度起主导作用,应力三轴度越小,断面收缩率越大,塑性越好;如果晶粒尺寸相差明显,晶粒尺寸起主导作用,应力三轴度越小,断面收缩率越小,塑性越差.     

标距尺寸对纳米镍拉伸性能的影响

采用直流电沉积制备了平均晶粒尺寸为27.2 nm且宽晶粒尺寸为5～120 nm的纳米镍.通过室温单向拉伸实验研究了标距尺寸对纳米镍力学性能的影响.研究发现,纳米镍的屈服强度随标距长宽比(r)的增加而增加,弹性、塑性应变均随r的增加而减小,标距尺寸对拉伸中的剪切断裂行为没有影响;通过TEM对拉伸断口、剪切带组织的观察,发现纳米镍变形后平均晶粒尺寸较镀态下具有明显粗化,剪切带是由变形过程中首先粗化的晶粒区发生进一步的集中塑性变形引起的,剪切带上晶粒沿特定方向被拉长,平直的晶界对应于SEM观察到的平行线.     

65Mn钢大塑性变形后的组织与力学性能

在650℃下对65Mn钢进行了C方式的等径弯曲通道变形(Equal Channel AngularPressing,简称ECAP)研究。重复挤压时试样沿轴线旋转180°再装入模具。通过光学及透射显微镜研究发现:ECAP变形后65Mn钢的累积等效真应变达到5左右,片层状的珠光体组织演变成了超细的渗碳体颗粒均匀分布于亚微晶铁素体基体组织中;变形5道次后铁素体基体为均匀的等轴晶,平均晶粒尺寸约为0.3μm。65Mn钢经ECAP变形后,硬度明显提高。     

AZ80镁合金复杂壳体反挤压组织和力学性能研究

采用反挤压成形工艺获得AZ80镁合金复杂壳体零件,并对成形件的显微组织、室温力学性能以及拉伸断口进行了研究。结果表明,挤压温度在320℃时,成形件的挤压成形性较差;随着挤压温度的升高,成形零件的挤压成形性逐渐变好。反挤压成形的AZ80镁合金零件,室温力学性能比铸态的明显提高。挤压温度为410℃时,成形零件的综合力学性能较佳,其抗拉强度、伸长率分别为280MPa、12%。挤压温度在380℃以上,其室温拉伸断口表现为明显的韧性断裂特征。     

淬火温度对Zr-4合金显微组织和拉仲性能的影响

为探讨不同淬火温度对核燃料包壳管Zr-4合金力学性能的影响．本文分析了Zr-4合金的显微组织,通过对再结晶退火态的Zr-4合金进行不同温度淬火及回火热处理,在不同热处理状态下对试样进行室温环向拉伸试验,分析对比了试样的拉伸力学性能,并对拉伸后的试样进行断口扫描,分析断裂机理．试验结果表明：包壳管Zr-4合金在980℃淬火后晶粒弦长为145．62μm,相比920℃、950℃的弦长增大,其抗拉强度为740MPa,屈服强度为649MPa．淬火后断口类型属解理脆性断裂．     

等通道角度挤压对两种镁合金拉伸性能的影响

对两种广泛应用的镁合金ZK60和WE43进行了等通道角度挤压(ECAP),获得了具有细小晶粒的合金组织.对挤压后的两种镁合金分别在24～450℃的温度范围和5×10-2～5×10-5/s的初始应变速率范围进行了拉伸试验,确定了两种镁合金的拉伸性能指标与等通道角度挤压工艺参数、试验温度和应变速率之间的关系.结果表明,等通道角度挤压加工能显著改善两种镁合金的塑性.     

纯铜粉末包套-等径角挤压工艺实验研究

针对粉末材料低塑性的特点,在室温条件下采用包套-等径角挤压工艺（PITS-ECAP）将纯铜粉末颗粒直接固结成高致密度块体细晶材料。结果表明,包套-等径角挤压工艺对粉末材料具有有效的致密和细化效果。4道次PITS-ECAP工艺变形后,试样X、Y、Z面均受到剧烈剪切作用,晶粒尺寸得到明显细化,显微组织呈细长条带流线状,且分布较为均匀;试样整体组织达到完全致密,平均显微硬度高达1 470 MPa。在PITS-ECAP工艺变形过程中,剧烈塑性剪切变形、较高静水压力和有效应变积累是保证粉末材料致密度大幅度提高以及显微组织有效细化的主要原因。     

SiC颗粒增强AZ91镁基复合材料的研究

以AZ91镁合金和平均颗粒尺寸2 μm的SiC颗粒分别为基体相和增强相，采用全液态搅拌铸造法制备了SiC颗粒增强镁基复合材料.力学性能测试结果显示，与AZ91基体合金相比，铸态镁基复合材料表现出更高的室温和高温抗拉强度和屈服强度以及更好的室温磨损抗力；经过热处理和热挤压后，镁基复合材料的抗拉强度和屈服强度均有所提高.拉伸断口形貌观察揭示，镁基复合材料在室温下拉伸时呈现明显的脆性断裂特征，而在较高温度下拉伸时则呈现韧脆混合断裂特征.     

粗晶粒铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能

研究了具有较大晶粒尺寸铸轧态AZ31镁合金的高温拉伸性能。通过热处理获得晶粒尺寸d=27．8μm的板材,对不同试样,在温度分别为300,350,400,450℃恒温条件下,以10^-3s^-1和10^-3s^-1恒定拉伸速率对试样进行拉伸至失效实验。结果表明,粗晶粒AZ31镁合金在450℃和10^-3s^-1条件下达到最大的延伸率106．7％。拉伸试样断口形貌的分析表明,450℃时出现丝状物质是合金出现液态zn的结果。少量的液相可以释放应力集中和协调此时的变形过程。与细晶粒铸轧态AZ31相比,在拉伸条件相同和晶粒尺寸不同的情况下,粗晶粒的塑形较低,其原因是晶界滑移在变形时所作贡献少。     

Sr对大挤压比制备Mg-14Li-1Al合金微观组织及力学性能的影响

对Mg-14Li-1Al及Mg-14Li-1Al-0.3Sr合金进行了挤压比分别为4和25的2次正向挤压试验,研究了Sr对大挤压比制备Mg-14Li-1Al合金微观组织及力学性能的影响.研究结果表明：添加质量分数为0.3%Sr到Mg-14Li-1Al合金可以明显细化合金的铸态组织,经2次挤压后合金的晶粒为均匀细小的再结晶晶粒,平均晶粒尺寸大约为25μm,铸态合金中存在的网状第二相Al4Sr在经2次挤压后变成更加细小的颗粒,均匀的分布在基体中．经2次挤压后Mg-14Li-1Al-0.3Sr的力学性能较Mg-14Li-1Al均有提高,其中抗拉强度为220 MPa,屈服强度为197 MPa,延伸率为20%,其断口呈现韧性断裂的特征.     

等径角半固态挤压（ECASE）镀镍金刚石/2A12复合材料的显微组织与力学性能

为获得兼备高弹性模量与高强塑性的铝基复合材料,采用等径角半固态挤压(ECASE)方法制备了镀镍金刚石/2A12复合材料,对复合材料的界面构成,等径角半固态挤压道次与基体晶粒尺寸、镀镍金刚石分散性和力学性能之间的关系进行了研究.结果表明：金刚石颗粒表面镀镍可阻止Al₄C₃的生成,复合材料的界面构成为diamond-Ni-NiAl-Al; 3道次的等径角半固态挤压,兼有良好地改善镀镍金刚石颗粒分散性以及细化、均匀化基体晶粒组织的双重作用.复合材料的弹性模量随镀镍金刚石分散性的提高而提高,在5道次挤压时达到了与理论值趋近的最大值99.4 GPa;复合材料的强塑性则主要受晶粒细化与均匀化程度的影响;在挤压道次为3时,获得了最佳综合力学性能的3 vol.%镀镍金刚石/2A12复合材料,其弹性模量、屈服强度、抗拉强度及延伸率分别为96.7 GPa、253 MPa、356.6 MPa、8.94%.     

中温压力容器钢12CrMo的高温塑性研究

通过热模拟试验对中温压力容器钢12CrMo连铸坯的高温塑性进行研究。在不同的变形温度下采用10-3s-1的应变速率对试样进行拉伸变形,测量拉伸断口的面缩率,并对拉伸断口的显微组织和析出物进行分析。结果表明,当变形温度高于900℃时,试样在拉伸过程中发生动态再结晶,其面缩率大于85%,表现出优良的高温塑性;当变形温度为850℃时,有大量细小的AlN在12CrMo钢中弥散析出,其尺寸约为10 nm;当变形温度降至800℃时,大量的先共析铁素体沿奥氏体晶界析出,形成网状结构,试样面缩率降至36%,12CrMo钢的高温塑性显著下降。     

晶粒大小对AZ31镁合金绝热剪切敏感性的影响

为了研究晶粒尺寸对镁合金绝热剪切敏感性的影响,采用等通道转角挤压(ECAP)技术对AZ31镁合金进行了不同程度的晶粒细化并采用分离式Hopkinson压杆对细化后的AZ31镁合金试样进行了动态剪切试验.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和维氏硬度计,分别对冲击压缩后的AZ31镁合金试样进行了组织观察和硬度测试.结果表明,晶粒越小,AZ31镁合金的绝热剪切敏感性越弱.在对绝热剪切带及其周围组织进行维氏硬度测量时发现,剪切带内细小晶粒区的硬度明显高于其周围组织的硬度.