Mg/Al合金爆炸焊连接及其界面接合机制

采用爆炸焊接技术制备以AZ31B镁合金为基板,以6061铝合金为覆板的AZ31B/6061合金的层状复合板。对复合板界面的宏观形貌、微观组织、界面元素扩散行为及界面接合性能进行测试、分析。结果表明:AZ31B/6061合金爆炸复合板接合界面呈波状接合;靠近接合界面处的塑性变形程度最大,以孪晶和再结晶形式为主;在AZ31B一侧靠近界面处出现与界面呈45°的绝热剪切带组织,带内为动态再结晶形成的细晶粒组织;接合界面两侧的显微硬度分布为:随着距离接合界面的增大,AZ31B和6061侧的显微硬度值递减趋势;复合板的拉-剪试验结果表明,界面接合强度达193.3 MPa;复合板界面接合机制为压力焊、扩散焊及局部熔化焊综合作用的结果。     

316L／15CrMoR爆炸复合板结合区微观组织研究

针对实际工程应用的316L／15CrMoR爆炸复合板材,采用光学显微镜、扫描电镜（EDS）等手段对爆炸复合板结合区的形貌、波形、晶粒度、变形层厚度、扩散层和渗碳层等进行了检测及分析。研究结果表明：结合区具有强烈塑性变形、熔化和扩散等微观特征;结合区波形为小波分布,波长和波高平均值为1056和454μm;基板侧塑性变形区域的晶粒度分别为9．1,7．1,6．7和5．8级。波峰和波谷处变形层厚度分别为189和137μm;在较强爆炸载荷作用下不锈钢覆层侧出现了绝热剪切线,其长度在100～200μm范围之内,间距20～50μm。     

大变形异步叠轧制备超细晶铜材叠轧过程组织演变研究

采用大变形异步叠轧的方法制备超细晶铜材,从宏观上研究异步叠轧组织变化过程.分析研究表明：轧制过程原始等轴晶粒在板面方向上被压扁并延展,当变形量大到一定程度,部分压扁的晶粒碎化;原始等轴晶纵向在轧制过程中晶粒由等轴晶逐渐被拉长成纤维组织,随着应变量的增加,纤维组织逐渐变细长,部分纤维组织在进一步叠轧过程中断掉;横向上晶粒也是逐渐压扁拉长,同时晶粒内部以及晶界多处发生滑移（或兼有孪生）.异步叠轧过程中宏观的组织变化过程类似与同步叠轧过程.均匀的轧制组织再结晶退火后可以获得均匀超细晶,通过再结晶处理,可以获得晶粒尺寸在2μm以下的超细晶铜材.     

电流辅助累积叠轧镁/铝层状复合板的微观形貌 及力学性能

采用电流密度约1×10~8 A·m~(-2)的电流辅助累积叠轧工艺制备镁/铝层状复合板,研究了不同道次(1～3道次)轧制后的微观形貌和力学性能,揭示了电流辅助工艺对复合板界面结合性能和界面金属间化合物形成的影响。结果表明:电流辅助累积叠轧后,镁/铝界面结合良好,随着叠轧道次的增加,镁层出现越来越严重的颈缩现象;电流的引入抑制了界面金属间化合物的形成,镁/铝界面处元素呈现互扩散特征,形成了厚约3μm的原子扩散层,且其厚度并未随叠轧道次的增加而明显增大;随着叠轧道次的增加,复合板的抗拉强度和硬度均先增后降,伸长率则持续下降;镁层在电流辅助累积叠轧过程中发生的颈缩断裂以及电流对镁层和铝层的加速再结晶作用,导致3道次叠轧后复合板力学性能的降低。     

Nb微合金低碳钢表层超细晶中厚板的研制

应用中间坯加速冷却-轧制-轧后加速冷却工艺轧制的10mm表层超细晶(1～5 μm)Nb微合金高强度钢板,超细晶层厚度为0.5～2.0 mm,其屈服强度达到640 MPa,抗拉强度740 MPa,伸长率达到27%,-40℃冲击吸收功大于130 J.利用光学电镜、扫描电镜和透射电镜观察分析组织,得到如下结论:铁素体晶粒超细化的机制是过冷奥氏体应变诱导铁素体相变,先共析和应变诱导的铁素体动态再结晶;强化机制为细晶强化,Nb析出物的弥散析出强化,位错及亚结构强化;在实施中间坯加速冷却前通过再结晶区轧制得到细化的奥氏体晶粒,或未再结晶区轧制获得形变奥氏体晶粒,或在中间坯加速冷却后增大轧制压缩比,和降低轧后加速冷却的终冷温度均有利于获得表层超细晶粒,同时增大整个厚向超细晶粒比例.     

热变形条件对易拉罐用铝材微观组织的影响

探讨了热变形条件对经高效熔体综合处理的易拉罐用铝材微观组织的影响规律,结果表明,变形温度较低时,仅发生动态回复,当变形温度高于400℃时,发生了完全的动态再结晶,可获得等轴晶粒,且随着变形温度升高,晶粒将变得粗大;在较低和较高的应变速率条件下,均发生了完全的动态再结晶,晶粒尺寸随着应变速率的降低而变大,但低的应变速率和高的应变速率条件下存在不同的再结晶机理,应变速率在1.0s-1和5.0s-1时,只能获得动态回复组织;变形量较小时,显微组织变化不明显,当变形量增大后,可发生完全动态再结晶,若继续增大变形量,则再结晶组织将再次被拉长。     

大变形热轧制备超细晶TC4钛合金的组织与性能

在70t轧机上,以1 100℃为开轧温度,采用2~4道次大变形轧制方式制备超细晶TC4钛合金,研究了变形量(60%~90%)对该合金组织和性能的影响。结果表明:TC4钛合金中的α和β相片层状组织在热轧过程中因动态再结晶被分解成超细晶组织,由于动态再结晶不完全,组织中存在残留位错;随着变形量增加,超细晶的数量增加且晶粒尺寸减小,合金强度增大,且塑性保持良好,拉伸断裂方式均为韧性断裂;经变形量为90%的大变形热轧后,得到了高强高韧超细晶TC4钛合金,其平均晶粒尺寸约150nm,抗拉强度达1 135 MPa,伸长率超过9%。     

热压缩参数对M50NiL轴承钢动态再结晶行为的影响

通过热压缩模拟试验研究了变形温度、变形量和应变速率对M50NiL轴承钢动态再结晶行为的影响。结果表明:变形温度低于900℃时,不会发生动态再结晶;温度升高到1 000℃时,再结晶进行得不充分,形成了混晶组织;当温度达到1 100℃时,动态再结晶完成充分,得到了细小均匀的等轴晶;温度升高到1 200℃时,晶粒有粗化的倾向;在变形温度为1 100℃和应变速率为10s~(-1)的条件下,随着变形量增加,动态再结晶形核率逐渐提高,当变形量增大到60%时,动态再结晶完成充分;在变形温度为1 100℃和变形量为60%的条件下,随着应变速率增大,动态再结晶形核率提高,当应变速率为20s~(-1)时,动态再结晶全部完成,得到细小、均匀分布的等轴晶。     

不同条件高温压缩变形后35CrMo钢的显微组织

采用Gleeble-3810型热模拟试验机在变形温度为8501 150℃、应变速率为0.01{50 s~(-1)的条件下对35CrMo钢铸坯进行了变形量为60%的热压缩变形试验,结合真应力-真应变曲线特征,研究了应变速率和变形温度对其压缩后显微组织的影响。结果表明:在不同条件下压缩变形后,试验钢的显微组织均具有动态再结晶特征;同一应变速率下,随着变形温度的升高,压缩后的动态再结晶晶粒逐渐变大;同一变形温度下,随应变速率的增大,动态再结晶晶粒逐渐变小;热压缩变形后,试验钢不同位置处的晶粒尺寸不同,中心区域大变形区的晶粒最为细小,随着距中心区域垂直距离和水平距离的增大,晶粒尺寸逐渐变大。     

F45MnVS非调质钢动态再结晶模型与晶粒尺寸数值模拟

在变形温度950～1050℃、应变速率0.01～5 s-1下对F45MnVS非调质钢进行不同变形量(5％～56％)的单道次压缩试验,研究了变形温度、应变速率和变形量对该钢变形行为和晶粒尺寸的影响;基于试验数据建立动态再结晶临界应变模型和平均晶粒尺寸模型,嵌入Deform软件中模拟了试验钢的动态再结晶平均晶粒尺寸.结果表明:随着变形量或应变速率的增大,或者变形温度的降低,试验钢的平均晶粒尺寸减小;较高应变速率下加工软化导致的应力下降不明显,动态再结晶程度较小,较低应变速率下则相反;模拟得到的再结晶平均晶粒尺寸与试验结果较吻合,且平均晶粒尺寸随变形温度、应变速率和变形量的变化规律与试验结果相符.     

碳钢屑密度对不锈钢/碳钢屑复合板性能的影响

利用室温压制、三道次真空热轧(压下率分别设置成40%、40%、50%)的方法制备了不锈钢/碳钢屑复合板,研究了室温下压制力和碳钢屑密度的关系,分析了碳钢屑轧制前相对密度分别为50%、60%、70%、80%的复合板力学性能以及微观组织。研究结果表明：碳钢屑轧制前相对密度为50%的复合板界面生成了脆性夹杂物而阻碍Cr元素的扩散,复合板未产生冶金结合,结合强度低于国家标准;其他相对密度情况下夹杂物被碾碎,复合板达到要求,并且碳钢屑的相对密度越大,碳钢屑层的脱碳层越厚,复合板冶金结合的效果越好,相对密度70%以上的复合板结合界面没有明显的夹杂物。相对密度70%的复合板抗拉强度最大,达589.97 MPa;相对密度为80%的复合板延伸率最佳,达56.51%。     

铸辗复合成形法兰坯高温变形行为及加工图

环件铸辗复合成形工艺具有缩短工艺流程、高效和节能节材等优点,研究铸态环坯在铸辗复合成形工艺下的高温变形行为,揭示其组织演变机理,是实现材料在该成形工艺中成形与成性的关键。在不同变形条件下对砂型铸造和离心铸造Q235B法兰坯进行高温压缩试验,分析其流变应力的变化,推导出二者的本构方程。综合变形温度和应变速率对材料微观结构与性能的影响,建立基于动态材料模型的加工图。试验结果表明:二者的流变应力随着应变速率的增加和变形温度的降低而增大。离心铸造法兰坯的流变应力较低,动态再结晶易于发生,且功耗效率值及其变化幅度都要大于砂型铸造,表明了其显微组织变化剧烈,演变更加充分。结合二者的热加工图及其识别出的典型区域显微组织,获得了适合该法兰坯辗扩工艺的热力参数范围,离心铸造可为法兰坯铸辗复合成形工艺提供高质量的铸坯。     

包覆对称组坯热轧制备高铬铸铁/低碳钢耐磨复合板

通过对碳钢板和高铬铸铁板进行六层对称包覆组坯,在1 200 ℃下分别采用30%和60%压下率多道次热轧制备了耐磨复合板。使用扫描电镜对试样的微观组织和界面结合情况进行了观察。试验结果表明：热轧后板形表现平直无翘曲现象;热轧过程中较软碳钢层的协调变形和应力释放作用使得高铬铸铁热变形裂纹敏感度降低,脆性高铬铸铁层实现了一定程度的热变形;两种材质界面结合质量良好,无可辨别的沿界面的夹层和空隙等缺陷;通过EDS能谱检测发现在高铬铸铁侧有无碳化物的过渡区,界面两侧的硬度值连续变化,证明两种材料实现了冶金结合。     

铸态42CrMo钢热压缩变形时的动态再结晶行为

基于Gleeble-1500型热模拟试验机进行热压缩试验,通过对试验数据进行线性回归分析推导出了铸态42CrMo钢热压缩变形的本构方程,同时探讨了热压缩变形参数对显微组织的影响。结果表明:在相同的变形温度(850～1 150℃)下,该钢变形后的显微组织随着应变速率的增大逐渐变细,在5s-1时达到最细;在相同的应变速率(0.1～5s-1)下,显微组织随着变形温度的升高逐渐变细后再粗化,在1 050℃时马氏体板条最细;在相同的应变速率(1～5s-1)和变形温度(900～1 050℃)下,随着变形量的增加,再结晶晶粒尺寸均得到了显著细化;在温度为1 050℃、应变速率为5s-1、应变为0.6时热压缩后晶粒的细化效果最为显著。     

Texture characteristics of a warm rolled 0.085 wt%-P interstitial free (IF) steel with and without lubrication

A 0.085 wt% P micro - alloyed and Ti-stabilized high strength IF (interstitial free) steel was warm rolled under two conditions: One with lubrication and the other without. The results show that lubrication has a significant effect on texture evolution during warm rolling and the subsequent annealing process. Without lubrication, severe shear deformation occurs in the surface layer, which results in recrystallization and the formation of a <110>//ND (normal direction) texture, while the central layer undergoes plane strain deformation and forms a weak <111>//ND deformation texture (typical of bcc iron). With good lubrication, both the surface and central layer experience plane strain deformation and a strong <111>//ND texture is normally formed. The warm rolling texture (which contains both recrystallized and deformed grains) has a profound effect on the subsequent annealing texture. The final textures influence the draw - ability of the plates, i.e. the r - value (r-value: The ratio of the true width strain to the true thickness strain in a sheet tensile test) and |Dr|-value (planar anisotropy coefficient). After annealing, the lubricated plates are characterized by a higher r - value (1.27) and a much lower |Dr|-value (0.075) than those rolled without lubrication (i.e. 0.96 for the r - value and 0.465 for the |Dr|-value).     

BT25钛合金动态再结晶行为的元胞自动机模拟

为研究热加工工艺参数对钛合金塑性成形过程中微观组织的影响,利用Gleeble-3500型热模拟试验机对BT25钛合金进行单道次等温恒应变压缩试验。分析真应力-应变曲线,建立JMAK动态再结晶动力学方程;通过对热变形行为的分析,推导出钛合金的位错密度模型、再结晶形核和晶粒长大模型;结合元胞自动机的算法,建立元胞自动机(Cellular automata, CA)模型并利用该模型模拟和验证了BT25钛合金热变形过程中动态再结晶行为。结果表明,BT25钛合金的流动应力对应变速率和变形温度非常敏感;提高变形温度或降低应变速率均有利于材料发生动态再结晶;CA模型模拟晶粒尺寸误差约为3%,预测DRX体积分数误差在10%以内。该模型具有良好的预测精度,为合金材料在塑性加工过程中优化工艺参数和控制锻件微观组织演变提供了可靠性依据。     

不锈钢复合板冷轧过程有限元模拟

研究了双金属复合板中不锈钢复合板的冷轧生产工艺,并用大型有限元软件ANSYS模拟了不锈钢复合板的冷轧过程。建立了包括上下辊、轧件在内的二维模型,采取适当的加载和约束条件,对不锈钢复合板的冷轧做了模拟,最后得出了不同压下条件下,轧制变形区域内应力应变分布情况。并分析出不锈钢复合板首道次的压下条件,这与冷轧带钢厂不锈钢复合板实际的生产工艺条件是一致的。     

热带钢连轧多场耦合演变过程有限元分析

根据物理冶金组织演变规律和经验公式，开发了金属热变形过程耦合组织演变的计算模块。结合某厂2050热带钢连轧工艺过程，利用非线性刚塑性有限元法，建立热连轧过程热、力、组织的多参量耦合仿真模型。运用该模型对2050现场实际轧制过程进行模拟计算，分析了轧制过程轧件变形场、温度场及显微组织的演变规律。模拟得到的轧制力能参数、温度、组织分布与实测数据基本一致。     

低碳钢临界奥氏体区的变形行为

在Gleeble-3500型热模拟试验机上对Q235钢进行了单向压缩试验,研究了不同温度下低碳钢的变形特征以及形变诱导铁素体的演变行为和在保温过程中的变化。结果表明：降低变形温度有利于低碳钢的组织细化,但变形温度低于Ar3时,得到混晶组织,并使珠光体成务状分布;随着变形的进行,形变诱导铁素体首先在晶界形核,然后在相界上反复形核;铁素体数量随着应变量的增加而增加,但存在一个极限值;应变量较高时,将会发生铁素体的动态回复和再结晶;形变诱导铁素体在变形后的保温过程中发生了逆相变并伴随着铁素体晶粒的粗化。     

基于混合材料模型的颗粒增强钛基复材高速磨削温度研究

针对颗粒增强钛基复合材料（Particulate reinforced titanium matrix composites,PTMCs）高速磨削加工,建立一种三维混合材料磨削温度场有限元仿真计算模型,既考虑了Ti-6Al-4V基体材料特性,又包含了材料内部的TiC增强颗粒,由此分析了高速磨削过程中温度场特征及其演变规律。结果表明：基于三维混合材料模型的PTMCs磨削温度预测值与试验值相差小（为8%以下）,而基于普通均质材料模型的磨削温度预测值与试验值相差大（为16%以上）。PTMCs工件表面磨削温度随着磨削用量的增加逐渐上升。当砂轮线速度为120 m/s、工件进给速度为6 m/min时,磨削深度从20 μm增加到100 μm,PTMCs工件表面磨削温度从346℃增加到987℃,温度梯度值从1 070~624℃/mm增加到1 570~1 310℃/mm。磨削温度及其分布梯度对PTMCs亚表层显微组织变化层深度存在显著影响,磨削深度从40 μm上升到80 μm,显微组织变化层深度从22 μm增大到40 μm;当磨削深度进一步从80 μm增加到100 μm时,显微组织变化层深度增加到53 μm。