反复轧制过程中TA1纯钛板的组织演化及强化机制

采用反复轧制工艺制备了超细晶TA1纯钛板。通过金相、透射电镜、X射线衍射、扫描电镜等手段,分析了纯钛板在反复轧制过程中,不同的应变量所对应的组织形貌特点,并测试了强度、塑性,观察了宏观断口与微观形貌。结果表明:纯钛在常规轧机上经过反复轧制可显著细化晶粒,晶粒尺寸由轧制前的80μm降至120 nm;强度则随着轧制应变量的增加而提高,当Von Mises等效应变为2.4时,平均屈服强度提高到678 MPa,是轧制前粗晶的3倍多;位错及其交互作用是细化晶粒的主要机制,在高密度位错区域由于位错的交互作用而形成了位错胞和亚晶粒,最终演变成超细晶粒;细晶强化和加工硬化是导致纯钛轧制后强度显著提高的主要原因。     

异步轧制工业纯钛的组织与力学性能

采用异步轧制方式在室温下轧制TA1工业纯钛,获得平均晶粒尺寸小于300nm的超细晶组织,显著提升了材料的强度,并探讨了超细晶的形成和强化机制。经轧下量为87％的异步轧制后,材料内部形成均匀分布的狭长剪切带,组织中主要为等轴超细晶,亦存在少量拉长晶粒和小角度晶界;材料的显微硬度比原始热轧态提高了60％,抗拉强度提高至740MPa以上。     

室温ECAP变形纯钛孪生行为研究

室温下对纯钛进行多道次等径弯曲通道变形（ECAP）,分别采用光学显微镜（OM）、透射电镜（TEM）、电子背散射衍射仪（EBSD）、室温拉伸和显微硬度观察,测试纯钛变形过程组织演变和力学性能变化规律,探讨纯钛室温变形机制和孪生行为。结果表明,纯钛ECAP变形过程中出现■拉伸孪晶和■压缩孪晶,随着挤压道次的增大,孪晶数量先增大后减小。孪晶的出现有效改变晶格取向,激发进一步位错滑移,辅助塑性变形过程,使纯钛显微组织有效细化,经过4道次ECAP变形,平均晶粒尺寸由约63.79μm细化至约2.81μm。1道次变形后晶粒细化效果最显著,平均晶粒尺寸比变形前减小约94%;随着变形道次的增加,晶粒细化效果减弱,4道次变形后平均晶粒尺寸累积减小约95.6%。同时,大量位错、孪晶和亚晶的形成,使得位错、孪晶以及亚晶之间的相互作用加强,显著提高了纯钛的屈服强度和显微硬度,4道次变形后,屈服强度从215 MPa增加到600 MPa,增幅为179%;显微硬度从HV 129增加到HV 200。由于1道次变形后晶粒细化效果最显著,并且出现大量孪晶和位错,屈服强度与硬度的增幅也最大。     

微合金钢超细组织的控制轧制

探讨了采用应变诱导轧制及应变诱导轧制与常规控轧技术相结合获得超细晶铁素体组织的可行性,研究了冷却速度对应变诱导铁素体晶粒长大的影响,实验结果表明,采用应变诱导轧制可显细化铁素体组织,将应变诱导轧制技术与常规控轧工艺相结合所获得的超细晶组织更为理想。通过实验室模拟轧制,已获得体积分数为９７％、晶粒尺寸达０．９２μｍ的超细铁素体组织,ＴＥＭ分析发现,超细晶铁素体内位错密度较低并有少量小角度晶界存在。     

轧制工艺对工业纯钛组织性能的影响

利用现有轧钢设备轧制纯钛板坯,借助光学显微镜研究轧坯的组织形貌,发现轧制钛坯材料的头部与尾部微观组织形貌变化情况相同,即心部组织为锯齿状α片群,α片间还保留少量β相,角部微观组织基本是等轴晶粒,侧边中间位置均为变形α晶粒,且晶粒大于角部、小于心部。透射电镜分析发现轧制钛坯微观组织中出现大量位错,α晶粒内有较多的析出相和孪晶组织,但未见板条状结构。X射线衍射分析表明轧制变形过程中出现了较强的变形织构。沿平行和垂直于轧制方向的取样拉伸,结果发现纯钛坯横向平均屈服强度和抗拉强度高于纵向。     

超细晶纯锆热压缩变形行为及组织演变研究

采用Gleeble-3500热模拟机对等通道转角挤压(ECAP)+旋锻复合细化工艺制备的超细晶纯锆,在温度为300～450℃、应变速率为1×10~(-3)～1×10~(-1) s~(-1)的条件下进行压缩实验,分析了超细晶纯锆在热变形过程中流变应力特点及显微组织演变规律。并使用人工神经网络建立了超细晶纯锆压缩本构模型。结果表明:变形初期流变应力迅速升高,达到峰值应力后逐渐进入稳态流变阶段。随着温度的升高和应变速率的降低,稳态流变应力降低。超细晶纯锆屈服强度显著高于粗晶纯锆;超细晶纯锆的应变速率敏感指数m值为0.028～0.132,高于粗晶纯锆,而且低应变速率和高温有利于提高超细晶纯锆的塑性;透射电镜(TEM)结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,超细晶纯锆呈现明显的动态回复与再结晶,晶内位错密度减小,晶界逐渐清晰,晶粒尺寸逐渐增大。基于人工神经网络的压缩本构模型预测结果表明:预测值与实验值的平均相对误差(AARE)为0.5385%,相关系数(R)为0.9991,模型预测精度高。     

板条马氏体大变形轧制工艺的晶粒细化机制

分析了采用板条马氏体大变形轧制工艺制备超细晶钢板时的显微组织演变过程及其晶粒细化机制。结果表明,该工艺包含3个具有不同晶粒细化机制的工艺过程：①轧前预淬火 回火使原始奥氏体晶粒分裂为均匀细小的板条马氏体,板条晶内部含有大量吸附着碳原子的位错;②大变形轧制细化、破碎板条马氏体,并进一步增加了组织中的位错密度;③在轧后再结晶退火时,基体中的高密度位错提供了超常的驱动力,使再结晶晶核尺寸小于1μm,400℃和500℃退火后钢板的晶粒尺寸分别为52nm和316nm。     

超细晶高强度纯钛的开发

<正>日本丰桥技术科学大学的研究人员研究了通过控制母相的组织而不添加其他元素,即利用动态及静态再结晶机理,在以往的加工热处理方法的基础上,施加大应变,且为多向锻造(MDF)的晶粒细化方法。该方法适用于制备超细晶高强度纯钛(以下称为MDF纯钛)。采用MDF方法及传统的热处理工艺制备了两种纯钛,平均晶粒尺寸约100 nm。钛为密排六方结构,     

热处理对ARB制备超细晶1060工业纯铝组织和性能的影响

采用累积复合轧制(ARB)技术制备超细晶1060工业纯铝,研究了热处理对超细晶工业纯铝组织和性能的影响.结果显示,室温下1060工业纯铝经过ARB8道次轧制后,材料的晶粒尺寸由轧制前的38 μm细化至0.42μm,抗拉强度增加2.5倍,延伸率下降.ARB轧制后不同道次试样经150℃x 1 h热处理后,改善了材料层间界面的结合强度,使抗拉强度略有增加..ARB5道次轧制后试样在200℃以下热处理1 h,显微组织处于回复阶段,晶粒尺寸在0.478O.58μm范围内,机械性能稳定;在200℃以上热处理时,晶粒发生再结晶,晶粒长大,材料的性能恢复.     

超细晶纯钛疲劳裂纹扩展及裂纹尖端组织演变

采用疲劳裂纹扩展实验研究剧烈塑性变形制备的4种超细晶纯钛的疲劳裂纹扩展行为,通过观察不同组织超细晶纯钛的疲劳裂纹扩展路径,并对裂纹尖端塑性区进行显微硬度分布实验和显微组织观察,分析不同组织超细晶纯钛疲劳裂纹扩展的微观机制。结果表明,等径弯曲通道变形（equal channel angular pressing,ECAP）纯钛和旋锻后400℃退火纯钛的疲劳裂纹扩展路径曲折,而ECAP+旋锻变形纯钛和旋锻后300℃退火纯钛的疲劳裂纹扩展路径平直。循环载荷作用下,超细晶纯钛裂纹尖端区域的显微硬度和微观组织变化显著。其中ECAP+旋锻变形纯钛的组织位错密度和显微硬度降低,而ECAP变形和旋锻后退火纯钛的组织位错密度和显微硬度均升高。超细晶纯钛疲劳裂纹扩展过程中组织结构对位错运动的阻碍导致裂纹扩展方向改变,且裂纹尖端区域位错密度为显微硬度变化的主要影响因素。     

超细晶工业纯钛热变形流动应力特征研究

在室温下以等径弯曲通道变形(ECAP)技术制备超细晶工业纯钛,采用Gleeble-1500热模拟实验机对粗晶和超细晶工业纯钛在热变形条件下的流动应力特征进行了研究。结果表明:超细晶工业纯钛在热压缩过程中,热压缩条件不同流动应力变化规律会有所差异。在较低应变速率条件下,随变形程度的增加,流动应力增加到峰值后开始下降,呈现明显的动态再结晶特征;而在较高应变速率下,呈现稳态流变特征。此外,与粗晶工业纯钛相比,超细晶工业纯钛的屈服应力显著增强。     

晶粒细化对奥氏体不锈钢高温力学性能的影响

摘要：对粗晶201LN奥氏体不锈钢采用60%冷变形结合700℃退火120s工艺制备超细晶奥氏体不锈钢,研究晶粒细化对奥氏体不锈钢高温力学性能的影响。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子背散射衍射技术对粗晶和超细晶奥氏体钢进行了组织表征,并使用万能试验机测试20和650℃环境下力学性能。结果显示粗晶奥氏体不锈钢经过冷变形结合退火工艺处理,平均晶粒尺寸由18μm细化为0.9μm,屈服强度由383MPa提高到704MPa,而伸长率由63.8%下降到46.3%,表明晶粒细化能有效提高奥氏体不锈钢屈服强度的同时较小损害塑性,TEM证实其形变机制均为形变诱导马氏体和孪生协同作用。当温度由20℃提高到650℃时,粗晶奥氏体不锈钢屈服强度和伸长率分别下降到180MPa和28.1%,超细晶奥氏体不锈钢屈服强度和伸长率分别为384MPa和24.2%。这表明在650℃高温环境下细晶强化作用仍然有效,粗晶和超细晶奥氏体不锈钢也有较好的塑性,其形变机制分别变为位错滑移和位错滑移+层错+孪生。     

超细晶钛及钛合金的腐蚀性能研究进展

通过剧烈塑性变形(SPD)技术制备的超细晶钛及钛合金,不仅具有优异的力学性能,其腐蚀性能也与普通粗晶材料明显不同。概述了通过SPD制备的超细晶钛及钛合金的组织特点,从实现超细化前后耐蚀性能的变化方面,介绍了国内外关于超细晶钛及钛合金腐蚀性能的最新研究进展。从位错密度、织构及晶粒尺寸分布等方面,归纳总结了不同因素对超细晶钛及钛合金腐蚀性能的影响。此外,还探讨了未来超细晶钛及钛合金腐蚀行为的研究方向,以期为研制兼具高强度和优良耐蚀性的新型材料提供借鉴。     

美国科研人员研究表明——细晶纯钛材是人体植入物的优质材料

美国的ＬｏｓＡｌａｍｏｓ国家实验室的科研人员 ,最近研究成功了用纯钛通过晶粒细化处理制造高强度钛材植入物的工艺。传统的粗晶粒组织的纯钛 ,虽然其在化学上是隋性的 ,而且与人体组织的相容性也好 ,但强度比较低。为解决这一问题 ,ＬｏｓＡｌａｍｏｓ国家实验室研究成功了超细晶粒纯钛材 ,不仅强度高而且生物相容性也好 ,还可把这种材料用作心脏瓣膜和心脏电子起搏器。美国科研人员研究表明——细晶纯钛材是人体植入物的优质材料@耀星     

36kg级C-Mn-Nb船板钢中Nb(CN)析出对形变奥氏体再结晶的影响

一、前言近年来国内外对微合金钢控制轧制的研究较为盛行。这主要是因为,它可以把加入微合金元素的作用同轧制工艺结合起来,通过对显微组织的控制来获得所希望的性能。微合金控轧钢的强化机制包括细化晶粒强化,固溶强化,析出强化,位错亚结构强化和织构强化。目前公认细化晶粒强化是既提高强度又改善韧性的唯一强化机制。而铁素体晶粒尺寸的变化又和热变形过程中奥氏体显微组织(奥氏体晶料尺寸,奥氏体晶内的形变亚     

块体纯铜的多尺寸晶粒混合结构及力学性能

为了获得具有较好塑性的电沉积块体纯铜,主要研究500℃以上不同退火制度下的微观结构(晶粒大小、位错组态等)演变与力学性能的关系。研究结果表明:在500~560℃之间退火保温2 h的过程中,试样有正常晶粒长大和异常晶粒长大现象。530℃,2 h退火后,试样强度与500℃退火后的相比反常升高,但同时保持较好的塑性,与金属材料常规退火处理后性能变化趋势不一致,原因在于其内部形成均匀的多尺寸晶粒混合结构以及位错、孪晶等缺陷的变化。这种混合结构中的超细晶晶界可阻碍位错运动使材料保持一定的强度,同时嵌于超细晶晶粒基体中的微米晶可吸纳更多的位错使材料承受较大塑性形变。晶粒内部位错缺陷减少,促使晶粒可进一步承载由于拉伸变形产生的位错缺陷,提高塑性;同时孪晶数量增多,孪晶片层厚度增加。孪晶界也可阻碍位错运动而提高材料的强度,较厚的孪晶片层可以吸纳位错从而提高材料塑性。孪晶数量及片层厚度的变化有利于提高材料的综合性能。研究结果可为超细晶纯铜在电子行业较高温环境中的应用提供一定的参考价值。     

纯金晶粒度与硬度关系研究

细化晶粒是既可以提高金属材料强度又可以改善韧性的一种有效方法,是加工硬化、时效强化等方法难以达到的。该文运用细晶强化机理深入分析了纯金细晶强化与硬度的关系;以纯金为研究对象,通过快速淬火方法成功地细化了纯金的晶粒度;试验结果表明,细晶强化对提高纯金硬度的作用是显著的。细化晶粒技术为开发超细晶金提供了技术支持。     

累积叠轧焊对退火态纯铝的显微组织和力学性能的研究

采用累积叠轧焊的方法对退火态的1060纯铝进行了累积叠轧实验,研究了累积叠轧次数对金属材料抗拉强度、延伸率、显微硬度、塑性的影响规律,通过透射电镜、拉伸及显微硬度实验分析了规律形成的原因。结果表明：经过多道次的轧制实验后,晶粒尺寸急剧细化,7道次后超细晶增多,晶粒最小细化到500nm。材料的抗拉强度和显微硬度也有显著提高。     

Ti(C0.5N0.5)颗粒增强钛基复合材料显微组织和力学性能的研究

以纯Ti粉、Ti(C_0.5N_0.5)颗粒为原料,采用粉末冶金工艺,制备了Ti(C_0.5N_0.5)颗粒增强钛基复合材料,研究了Ti(C_0.5N_0.5)含量对钛基复合材料组织和力学性能的影响。结果表明：Ti(C_0.5N_0.5)颗粒的添加,显著细化了钛基体的晶粒,晶粒形貌由粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶;随着Ti(C_0.5N_0.5)含量的增加,钛基复合材料的孔隙明显减少,致密度提高,钛基复合材料的硬度和屈服强度逐渐增加,但压缩应变逐渐减小。     

关于细化低合金钢铁素体晶粒的研究进展

回顾了近十年来低合金钢相变细化铁素体晶粒的进展。在无应变和有应变的条件下,给出了在相变过程中铁素体形核位置和密度的模型。探讨了晶内铁素体的形核机制;Ｖ－Ｎ钢中ＶＮ是优先生核的位置,更主要的是ＶＮ能抑制晶界铁素体的长大。追踪国际上获得超细晶组织的机理和方法,探讨了晶粒尺寸对屈服强度（σｓ）和冲击韧性转折温度（Ｔｃ）的作用,利用应变诱导动态相变机制获得超细晶组织。