高压扭转制备钨铜复合材料的微观组织及显微硬度演化规律

基于传统高压扭转工艺,引入浮动凹模技术,开发了适用于性能高差异的钨与铜合金浮动凹模压扭成形工艺(high-pressure torsion, HPT),在300℃、1.5GPa条件下获得了界面结合良好的高性能钨铜复合材料。借助金相显微镜(optical microscope, OM)、X射线衍射技术(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)分析了大剪切变形过程中晶粒细化和位错累积对界面元素扩散和显微硬度的影响。结果表明：随着扭转圈数和扭转半径的增加,钨组织由粗大等轴晶被拉长、破碎、细化呈流线状,20圈变形试样的平均晶粒尺寸被细化至9.0±2μm,在持续剪切细化的作用下,位错密度不断上升至3.4×1014 m-2,较初始试样提升了2.9倍;铜铬锆合金的晶粒细化基本接近饱和,组织呈现平均尺寸约为0.3-1.5μm的细小等轴晶,大应变导致的动态再结晶促使其位错密度维持动态平衡,约为2×1014 m-2。变形产生的高密度晶界和位错,促进了钨和铜在界面处的元素互扩散,并且随着扭转圈数的增加,钨元素和铜元素的扩散深度分别由1.2μm和2.9μm增加至1.6μm和6.2μm。在细晶强化和位错强化的共同作用下,钨和铜铬锆合金的显微硬度较初始试样均得到显著提升,20圈变形试样的平均显微硬度分别约为548.3±36Hv0.5和125.0±4Hv0.1。     

高压扭转对难熔金属粉末组织致密及强化的影响

采用高压扭转法在350℃下将纯钼粉末直接制备成致密体材料。用金相显微镜、显微维氏硬度计、扫描电镜和X射线衍射仪分析高压扭转过程中粉末颗粒孔隙闭合及性能强化规律。结果表明:高压扭转后钼颗粒粉末在剪切力作用下通过移动和变形相互啮合联结,颗粒间大块链状孔隙逐渐缩小、闭合,此时颗粒间界面结合较好;高压扭转前后材料内部亚晶尺寸由59.8 nm细化到46.9 nm,微观应变由1.04×10~(-4)增大到1.12×10~(-3);晶粒细化和微观应变增大引起的晶格缺陷会促进晶粒内部位错增殖、缠结来强化基体。     

高压扭转纳米结构Al-Mg铝合金的微观结构演变和位错组态

利用透射电镜（TEM）和高分辨透射电镜（HRTEM）研究高压扭转大塑性变形纳米结构Al-Mg合金的微观结构演变和位错组态。结果表明：对尺寸小于100 nm的晶粒,晶内无位错,其晶界清晰平直;而尺寸大于200 nm的大晶粒通常由几个亚晶或位错胞结构组成,其局部位错密度高达10^17 m^-2。这些位错是1/2〈110〉型60°位错,且往往以位错偶和位错环的形式出现。在高压扭转Al-Mg合金的超细晶晶粒中,用HRTEM同时观察到分别由0°纯螺型位错和60°混合位错分解产生的Shockley部分位错而形成的微孪晶和层错。这些直接证据证实,通常存在于FCC纳米晶中由晶界发射部分位错而产生孪晶和层错的变形机制,同样可以存在于超细晶FCC金属中。基于实验结果,分析了高压扭转Al-Mg合金中的局部高密度位错、位错胞、非平衡晶界、层错和孪晶等对晶粒细化的作用,提出了相应的晶粒细化机制。     

转速对高压扭转Cu试样的组织与性能的影响

通过高压扭转(HPT)技术在不同转速条件下实现了Cu试样的晶粒细化.利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)及显微硬度计观察并测试了组织的结构与性能,并基于有限元计算了变形诱导试样的温升,研究了转速对Cu试样的组织细化与性能的影响.结果表明:转速由1/3 r·min-1增大至1 r·min-1,经1圈扭转变形,试样温度由40.8℃升高到54.1℃,变形组织均为100～600 nm的高位错密度位错胞/亚晶组织,显微硬度由初始态的52HV0.05增大至140 HV0.05;经16圈扭转变形,试样温度由50.4℃升高到97.4℃,组织细化到200 nm.慢速扭转变形试样晶内位错密度高,微观组织处于严重变形状态;而快速扭转试样晶内衬度均匀,位错较少,微观组织经历明显的动态回复,显微硬度较慢速扭转变形试样低6%.     

等通道转角挤压过程中纯铜位错密度变化和力学性能

利用等通道转角法(Equal channel angular pressing)对纯铜进行挤压变形,研究变形过程中纯铜组织演变,分析位错密度及其相应力学性能变化规律,探讨层错能对组织演变的影响机理。结果表明:退火后纯铜在ECAP变形过程中由小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,晶粒尺寸细化到5~10μm;随着挤压道次的增加,纯铜中位错密度显著增大,1道次时位错密度为0.16×1014 m-2,6道次后位错密度达到最大值,为0.41×1014 m-2,之后位错重组和湮灭使得位错密度在一定程度上减小;材料强度明显提高,塑性减小,退火后纯铜的抗拉强度为220 MPa,伸长率为53.5%,8道次后纯铜的抗拉强度为444 MPa,伸长率下降到22.1%;纯铜拉伸断口韧窝数量逐渐增多、变浅且分布均匀,断裂方式整体表现为塑性断裂。通过对组织演化和力学性能分析得出,纯铜作为中等层错能材料,同时具有低层错能和高层错能金属的一些变形特征。     

304不锈钢冷变形形变强化的研究

对304不锈钢进行了压缩变形实验,得到了不同变形速率下的真应力—应变曲线。结果显示,304不锈钢在室温到250℃下变形时,具有应变强化特性。在相同的压缩变形速率下,温度越高,冷变形形变强化作用越弱;在相同的温度下,压缩变形速率越大,冷变形形变强化作用越强。压缩和拉伸都能使试样的强度和硬度得到较大程度的提高。观察变形前后试样的金相图可知,冷变形后晶粒在一定程度上纤维化,并且由于位错密度的增加,在原来晶粒内部产生亚晶界,进一步发展为晶界,使晶粒细化。     

铸态304奥氏体不锈钢热变形条件下动态再结晶组织特征研究

由于304奥氏体不锈钢不能通过相变细化晶粒,无法用热处理来改变其组织,因此,严格控制温度、应变速率等锻造工艺参教达到细化晶粒,成为一种重要的方式.通过Gleeble-1500D热模拟试验机对900℃～1100℃,变形量为0.5、0.7,应变速率为0.01 S-1、0.1 S-1进行模拟.通过304奥氏体不锈钢显微组织的观察,结果表明:在一定的变形速率下,温度越高、变形量越大则越有利于动态再结晶的发生;而在一定的温度下(大于动态再结晶开始的温度),变形率越低越有利于动态再结晶的发生.     

退火工艺对冷轧低碳钢组织和性能的影响

对低碳带钢进行多道次常规冷轧(原始厚度为2.5 mm,轧后厚度为0.4 mm,总压下量为84%),研究退火工艺对冷轧板组织和性能影响。结果表明：轧制完成后,晶粒明显拉长,出现了较高密度的位错。随退火温度升高,位错密度显著下降,晶粒得到细化,550 ℃时,形变组织完全消失,再结晶过程结束,位错密度为1.34×1014 m-2,晶粒尺寸1.24 μm。退火温度高于550 ℃时,晶粒尺寸不断长大,试样的表面活化能高达278 kJ/mol。550 ℃最佳退火温度下,保温时间达到60 min时,再结晶基本完成,显微硬度下降明显,伸长率增加。     

一种新型镍基耐蚀合金与304奥氏体不锈钢异种金属焊接接头的组织和力学性能

对一种新型镍基耐蚀合金(X-2#)与304奥氏体不锈钢手工氩弧焊接接头进行拉伸性能和硬度的测试,并结合OM,SEM和EDS等手段,系统研究了焊接接头的组织和力学性能.结果表明,X-2#/304异种金属焊接母材晶粒尺寸为40~65 mm,有利于异种钢的焊接;X-2#合金一侧熔合区未发现焊接缺陷,而304奥氏体不锈钢一侧有铁素体析出,铁素体中富Cr贫Ni;重熔区附近与靠304奥氏体不锈钢一侧的热影响区晶粒长大严重.X-2#/304异种金属焊接接头热影响区的Vickers硬度最小.X-2#/304焊接接头室温拉伸断裂位置在焊缝区,而高温拉伸断裂位置在304奥氏体不锈钢基体.由于Al,W和Mo元素的强化作用,X-2#合金的高温力学性能优于304奥氏体不锈钢.     

204Cu铬锰系奥氏体不锈钢的生产实践

204Cu钢是一种含铜、低镍和以氮强化的奥氏体不锈钢,其冷加工性能优于200系不锈钢,与304不锈钢相近。为获得具有2B表面的含1%N i的204Cu钢冷轧卷材,冷轧后要进行退火、电解、冷酸洗。退火的目的是消除组织缺陷,细化晶粒,降低硬度,改善加工性能,其关键是退火温度的选择和控制。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

高等教育国际化与中国高等教育施化力培育

本文从化层、化型、化向与化力等方面考察高等教育国际化的应然本质属性 ,描述与分析中国高等教育在国际化潮流中表现出的发展态势 ,针对种种态势提出中国高等教育核心施化力培育战略 ,以使中国高等教育乃至世界高等教育真正地走向国际化     

Comparative analysis of functional possibilities of methods of pulse treatment of a melt

This paper describes the general features of the functional methods of electrohydropulse, pulse electrocurrent, and magnetic pulse treatment processes of the melt in order to positively vary its crystallizaton ability.     

Effect of solidification rate of the structure of alloys of the system Fe-W

Conclusion In alloy Fe-42% W atomized with a cooling rate during solidification within the limits from 5·10³ to 1·10⁵°C/sec with the maximum cooling rate (not less than 10⁵°C/sec) precipitation of -phase (Fe₇W₆) from the liquid melt is suppressed. In granules of alloy obtained with a high solidification rate it is possible to achieve total dissolution of tungsten in solid solution (42%). Subsequent heating causes precipitation of -phase in dispersed form.I. P. Bardin Central Scientific-Research Institute of Ferrous Metallurgy (TsNIIChERMET) Moscow. Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 9, pp. 34–36, September, 1990.