不同FSP转速处理的车减震材料用Mg-Zn-Zr合金超塑性变形分析

对车减震材料用Mg-Zn-Zr合金进行500～1500 r·min~(-1)转速搅拌摩擦加工(FSP)处理,并对合金超塑性变形过程的晶粒尺寸、微观形貌、第二相组织进行分析。研究结果表明:经过FSP后,在母材中形成了弥散分布状态的细小第二相组织。当FSP转速提高后,显著改善镁合金的第二相颗粒细化,并形成均匀弥散分布。在合金中存在弥散相β,有效保证了合金在应变速率下的良好超塑性。FSP会引起合金发生明显的动态再结晶现象,当FSP转速提高后,合金中形成了更大的晶界错位角,合金晶界分布结果和随机晶界分布差异性变小。所有FSP转速下合金伸长率都达到200%以上,表现出良好的超塑性。当FSP转速增大后,合金最佳应变速率与伸长率都会显著提高,并且变形温度也会上升。各合金经过超塑性变形后都发生了晶界滑移,而且当FSP转速提高,晶粒发生了明显细化。     

镁合金及其复合材料超塑性的研究现状

以等通道角挤压和粉末冶金等方法为例，讨论了镁合金晶粒细化的处理工艺。在室温下晶粒细化可使镁合金同时具有较高的强度和韧性，而在较高的应变速率或较低的温度下，晶粒细化的镁合金具有一定的超塑性，这说明晶粒细化对改善镁合金的力学性能十分重要。镁合金超塑性变形的主要机制仍然是晶界滑移，但晶界滑移总会在晶界三叉区或材料增强相与基体的相界处产生应力集中，使晶界滑移受到阻碍，这就需要有另外的协调机制来协调晶界进一步滑移。镁合金在超塑性变形过程中更容易发生动态再结晶使晶粒细化，使晶界滑移能够继续进行。镁基复合材料中增强体颗粒很细小且弥散分布，稳定了镁合金在高温下的组织，颗粒与晶粒界面可以充当原子扩散通道，很好地协调了晶界滑移。     

Er、Zr微合金化5083铝合金的超塑性

针对5E83合金(Er、Zr微合金化5083合金),采用超塑性拉伸试验、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM),探究了Er、Zr微合金元素、晶粒尺寸、变形温度、应变速率对合金超塑性的影响。通过再结晶退火、空冷和水冷的搅拌摩擦加工(FSP),分别获得了晶粒尺寸为7.4、5.2、3.4μm的完全再结晶组织,作为初始状态进行超塑性拉伸。结果表明,初始晶粒尺寸越细小,超塑性伸长率越高。当晶粒尺寸>5μm时,超塑性变形过程晶粒粗化缓慢,细化初始晶粒可显著提高超塑性;而当晶粒尺寸<5μm时,超塑性变形过程晶粒粗化严重,进一步细化初始晶粒对超塑性的提高有限。不同变形温度、应变速率的超塑性拉伸结果显示在变形温度为450～540℃、应变速率为1.67×10^-4～1.67×10^-1 s^-1,超塑性伸长率随变形温度和应变速率的提高呈现先上升后下降再上升的趋势;变形温度为520℃、应变速率为1.67×10^-3 s^-1条件下,水冷FSP态合金获得最大伸长率330%...     

7B04铝合金薄板的搅拌摩擦焊接及接头低温超塑性研究

在转速1600 r/min,焊速200 mm/min;转速800 r/min,焊速200 mm/min;转速400 r/min,焊速400 mm/min 3组参数下对2 mm厚的退火态7B04铝合金薄板进行搅拌摩擦焊接,研究了焊接参数对焊缝质量及微观组织的影响,并分析了焊核区的低温超塑性变形行为.结果表明,通过控制焊接参数,可获得良好的焊接质量,接头强度系数达100%.焊核区发生动态再结晶,生成细小等轴晶,母材晶粒尺寸约为300μm,转速为1600,800和400 r/min时晶粒尺寸分别为2,1和0.6μm.这种细晶组织有利于焊核区超塑变形,在300℃,焊核区在1×10~(-3_和3×10~(-4)s~(-1)应变速率下获得了160%~590%的延伸率,在350℃,1×10-3s-1条件下获得高达790%的最大延伸率,在约400℃时超塑性变形行为消失.     

搅拌摩擦加工AZ31细晶镁合金超塑性行为研究

借助搅拌摩擦加工工艺制备了AZ31细晶镁合金,研究对比了原始母材和各种晶粒尺寸细晶镁合金的超塑性行为。结果表明：AZ31板材平均晶粒尺寸由7.67μm细化到0.94μm~3.21μm。在450℃,应变速率5×10-4/s-1时原始母材最大延伸率为630%,搅拌摩擦加工后的材料最大延伸率为405%,说明晶粒尺寸与超塑性性能没有线性关系。超塑性变形机制主要是晶界滑移,孪生对变形也有一定影响。断裂机制是晶间微小空洞的形成、长大和连接。     

搅拌摩擦加工工艺对AZ31镁合金显微组织与拉伸性能的影响

利用搅拌摩擦加工技术,研究了不同工艺对AZ31镁合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明:当进给速度为200、400 mm/min、搅拌针转速低于1000r/min时,AZ31镁合金的显微组织由于发生动态再结晶,获得了均匀细小的等轴晶,平均晶粒尺寸小于7μm。随着搅拌针转速提高,该合金显微组织不断粗化。与母材相比,经搅拌摩擦加工后,AZ31镁合金的应变强化效应明显增强,塑性明显提高,但屈服强度有所降低。采用搅拌速度600 r/min、进给速度400mm/min,工艺FSP处理后,该合金获得了最佳的综合力学性能。     

搅拌摩擦加工AZ31细晶镁合金超塑性行为

借助搅拌摩擦加工工艺制备了AZ31细晶镁合金,研究对比了原始母材和各种晶粒尺寸细晶镁合金的超塑性行为。结果表明:AZ31板材平均晶粒尺寸由7.67μm细化到0.94~3.21μm。在450℃,应变速率5×10~(-4) s~(-1)时原始母材最大延伸率为630%,搅拌摩擦加工后的材料最大延伸率为405%,说明晶粒尺寸与超塑性性能没有线性关系。超塑性变形机制主要是晶界滑移,孪生对变形也有一定影响。断裂机制是晶间微小空洞的形成、长大和连接。     

搅拌摩擦加工MB8镁合金的组织与力学性能分析

研究了MB8(Mg-1.5Mn-0.3Ce)合金在FSP不同工艺参数条件下的组织和力学性能。试验在加工速度恒定为60mm/min,旋转速度分别为800、1200和1800r/min的条件下进行。结果表明,经FSP加工,原始轧制态MB8镁合金的粗大不均匀组织受到搅拌头的剧烈搅拌作用而破碎、分散,并发生动态再结晶,获得细小、均匀的等轴晶粒。在转速为800r/min时,搅拌区的平均晶粒尺寸由原始轧制态的16.5μm细化至6μm。常温拉伸试验结果表明,MB8镁合金经FSP加工后抗拉强度大幅下降,但伸长率显著增大,在1200r/min时伸长率达57%,是原始材料伸长率的160%。此外,采用SEM观察拉伸试样断口,分析了MB8镁合金的断裂机制。     

AZ31B镁合金板材中晶界滑移的晶体塑性仿真

建立一种耦合滑移、动态再结晶以及晶界滑移的晶体塑性模型以仿真镁合金的高温变形行为及织构演化.首先,通过实验测量单轴拉伸、压缩后的织构以及显微组织演化,研究AZ31B镁合金在300°C的变形机制.结果发现,动态再结晶在应变小于0.2时起到细化晶粒的作用,之后晶界滑移在变形过程中起显著作用.此外,建立晶界滑移模型来评估由晶...     

T型通道挤压变形Mg-1.5Mn-0.3Ce合金的超塑性和组织演变

采用T型通道挤压(TCP)对Mg-1.5Mn-0.3Ce合金(质量分数,%)进行了4道次热挤压变形,其平均晶粒尺寸由原始轧制态的35μm细化至2μm;TEM观察表明,经TCP变形后细小的第二相粒子Mg_(12)Ce弥散分布于晶内及晶界处.变形合金在573—673 K及1×10~(-1)—4×10~(-4)S~(-1)应变速率范围内显示良好的超塑性变形;在温度为673 K及3×10~(-3)s~(-1)条件下,得到最大的断裂延伸率为604%,应变速率敏感系数m为0.36.超塑性变形后断裂区域显微组织观察表明,Mg 1.5Mn-0.3Ce合金超塑性变形的主要机制为晶界滑移,在较高温度、较低应变速率条件下超塑性变形时出现晶内滑移现象,作为超塑性变形的协调机制促进晶界滑移,随应变速率的降低或温度的升高晶内滑移越明显.     

AZ31镁合金板材超塑性气胀成形研究

研究了AZ31镁合金板材不同工艺条件下的气胀成形性能。实验表明,胀形高度随温度的升高而增大,且应变速率敏感指数值均大于0．3。在673 K,0．7 MPa下胀形25 min所得的胀形件胀形高度达23．34 mm,高径比为0．67。由金相及SEM电镜观察可知,在胀形件的顶端晶界处聚集了大量空洞。通过动态再结晶,晶粒得到了很大细化。并且随变形程度的增大,晶粒细化更明显。AZ31镁合金板材的超塑性胀形主要由晶界滑移控制,动态再结晶则为重要的辅助机制。     

AZ31镁合金板材超塑性气胀成形研究

研究了AZ31镁合金板材不同工艺条件下的气胀成形性能。实验表明，胀形高度随温度的升高而增大，且应变速率敏感指数值均大于0.3。在673K,0．7MPa下胀形25min所得的胀形件胀形高度达23．34mm，高径比为0．67。由金相及SEM电镜观察可知，在胀形件的顶端晶界处聚集了大量空洞。通过动态再结晶，晶粒得到了很大细化。并且随变形程度的增大，晶粒细化更明显。AZ31镁合金板材的超塑性胀形主要由晶界滑移控制，动态再结晶则为重要的辅助机制。     

大晶粒单相Ni-48Al金属间化合物超塑性变形过程中的组织演化

原始平均晶粒尺寸约为200μm的单相Ni-48Al金属间化合物在温度为1025—1100℃、应变速率为1.25×10~(-4)—2.00~10~(-3)s~(-1)范围内呈现超塑性。在1100℃、应变速率为1.125×10~(-3)s~(-1)时,最大延伸率可达188.2％。金相分析表明,超塑性变形过程中晶粒明显细化;电子背散射衍射分析(EBSD)和透射电子显微术(TEM)观察表明,超塑变形过程中形成了大量亚晶界网络,且随变形量增大,亚晶界及小角晶界比例不断增加。亚晶界由位错墙和位错网络构成,不稳定的亚晶界在超塑性变形过程中不断吸收晶内滑移和攀移位错,亚晶界位错密度不断增加,取向差不断增大。伴随亚晶界的滑移和迁移及亚晶的转动,部分亚晶界转变为小角度晶界,并进而转变为大角度晶界,即在超塑性变形过程中发生了连续动态回复与再结晶(CDRR)。     

粗晶铝合金超塑性变形机理的研究现状

介绍了国内外粗晶铝合金超塑性的基本研究情况。对粗晶铝合金超塑性变形机理的研究进行归类总结，主要包括：扩散蠕变机理、伴随扩散蠕变的晶界滑移机理、位错蠕变/滑移机理、液相协调机理、动态再结晶机理、晶粒群滑移机理和空洞连接协调机制。并针对低成本发展铝合金超塑性研究的迫切性，展望了粗晶材料的应用前景。指出了除大晶粒外，高应变速率和低温条件下的超塑性也是目前铝合金变形研究的方向。     

β型γ-TiAl合金的组织特征及其超塑性变形行为

研究了热变形作用下β型γ-Ti Al合金Ti-43Al-4Nb-2Mo-0.5B(at%)的组织演变过程,以及锻态组织的高温超塑性变形行为。结果表明:包套锻造过程中,层片晶结构发生快速分解L(α/γ)→γ+β,γ和β晶粒发生显著的动态再结晶,锻态组织主要由大角度晶界的γ和B2细晶组成;该合金大角度晶界为主的γ+B2/β细晶变形组织在900~950℃之间表现出典型的低温超塑性变形行为,950℃/1.0×10-4 s-1时延伸率可达405%;超塑性变形过程中残余层片晶结构完全分解,γ和B2/β晶粒进一步动态再结晶细化;γ和B2/β晶粒的晶界滑移是该合金超塑性变形的主要变形机制。     

大晶粒AZ91镁合金的超塑变形行为

研究了晶粒尺寸为 85 μm的大晶粒AZ91镁合金在高温下的超塑拉伸变形行为。结果表明 ,大晶粒AZ91合金能在高温下获得超塑性。在 35 0℃下 ,应变速率为 3× 10 - 4s- 1 拉伸时 ,最大伸长率达2 2 8%。 30 0℃下 4 0 %的预应变可以改善合金在更高温度下的超塑性能。在超塑拉伸变形初期 ,动态再结晶细化了合金的晶粒 ,呈现出细晶超塑的特征 ;随着应变量的增加 ,合金的晶粒长大趋势不明显。大晶粒AZ91合金的超塑性变形机制是晶界滑移控制下的孔洞连接协调机制。     

供应态2B70铝合金超塑性试验研究

试验研究了供应态2B70铝合金经普通退火处理后在不同变形工艺下的超塑性变化规律.结果表明:采用3.3×10-4 s-1的初始应变速率,在360℃～490℃的拉伸温度范围内2B70铝合金具有一定的超塑性.450℃为合金的最佳超塑性拉伸温度,3.3×10-4 s-1为最佳初始应变速率,在最佳超塑性条件下合金的最大伸长率达到193.3%,流动应力为13.94 MPa.在超塑性拉伸过程中,由于不断发生动态回复及再结晶,晶粒趋于明显细化和等轴化.合金的超塑性变形是以晶界滑移为主的变形机制,在较低拉伸温度及较高初始应变速率下晶界滑移痕迹较少,表现出明显的晶间断裂特征.     

Al-Mg-Sc-Zr合金冷轧板材的超塑性变形行为

在温度450~520℃和1.67×10~(-3)~1.00×10~(-1)s~(-1)。初始应变速率条件下对Al-Mg-Sc-Zr合金冷轧板材进行拉伸实验,研究该合金的超塑性流变行为,探讨其超塑性变形机理。结果表明:随着变形温度的升高,伸长率先增加后减小,在500℃和初始应变速率6.67×10~(-3)s~(-1)条件下获得的最大伸长率为740%。合金的应变速率敏感因子为0.40,激活能为101 kJ/mol;在超塑性变形过程中,合金组织发生明显的动态再结晶,使原始纤维状晶粒等轴化;Al_3(Sc,Zr)粒子可有效钉扎晶界,抑制晶粒长大;超塑性变形过程的主要变形机制为晶界滑移,协调机制为晶界扩散控制的位错蠕变。     

结晶7475铝合金超塑性研究的新成果

通过形变热处理能使7475合金的晶粒尺寸细化到6和8μm.在440～545℃、2.8×10~(-4)～2.8×10~(-2)S~(-1)应变速率下,测定了这种材料的超塑性.合金的最大伸长率约为2000％,在2.8×10~(-3)S~(-2)应变速率下达到最大超塑性,其塑性高出一般7475合金一个数量级.这一结果是由于在相同高温下保持细晶粒的细小弥散体的存在所致.屈服应力和应变速率敏感指数主要依赖于晶粒尺寸。超塑性7475合金的应变速率敏感指数为0.67(晶粒为6μm)和0.5(晶粒为13μm),而激活能与铝晶界的扩散活相当.经超塑性试验的试样,显微组织检查表明晶界处的无弥散体带(dispersoid free zones)基本上垂直于拉伸方向.在伸长率为100％时.这些无弥散体带(DFZ)就会出现,其宽度偶尔大到5μm.这个结果表明在细晶粒的7475合金超塑性变形过程中,特别是在低延伸率的变形中扩散流动的重要性.     

LY12合金粗晶材料的超塑性变形机制

采用单轴拉伸对LYl2粗晶材料进行超塑性研究，温度一定时，在较高和较低的应变速率下都得到了大延伸率，而处于中间应变速率的试样延伸率较低。SEM断口分析表明，晶界上产生的粘性物质对粗晶超塑性行为有决定性影响。在高应变速率下，晶界上粘性层很薄，被粘性层包围着的晶粒和亚结构在相互挤压和相对转动中容易细化，有利于超塑性变形能力的提高且不易产生孔洞，室温性能良好；低应变速率下，大多晶界上都有粘性物质包围且粘性层厚度增大，粘性物质的增多使超塑性变形能力增强，但易产生孔洞，使室温性能恶化；而中间应变速率区间，晶粒细化程度不够，晶界上末产生较多粘性物质，有少量孔洞产生且变形能力较差。