深冷轧制对AISI 310S不锈钢组织和性能的影响

采用深冷轧制技术对AISI 310S奥氏体不锈钢进行不同变形量的实验,借助OM、SEM、TEM、XRD及微拉伸试验等方法研究了不同变形量下奥氏体不锈钢的组织特性及性能变化规律。结果表明:奥氏体不锈钢在深冷轧制不同变形量下均未发生应变诱发马氏体相变,在变形量为30%时,组织内部出现高密度位错且夹杂少量的形变孪晶,随着变形量增大至70%时,组织内部出现大量形变孪晶,孪晶与位错的交互作用显著加剧;到变形量为90%时,晶粒完全碎化至纳米量级。而且随着变形量的增大,强度指标大幅度上升,屈服强度、抗拉强度分别从原始态的305 MPa、645 MPa增加至1099 MPa、1560 MPa;而伸长率则从40.8%(原始)下降至6.4%(变形量90%),拉伸断口由韧性断裂向准解理断裂转变。     

GH3625合金冷变形硬化、退火软化行为及其组织特征

采用SEM、OM及XRD和压缩试验等手段,研究GH3625合金管材在冷塑性变形和退火热处理过程中位错密度和硬度的变化规律,探讨合金中孪晶的形态及其形成机制。结果表明:冷变形量是影响GH3625合金管材塑性变形机制的主要因素,ε0.05时,塑性变形以滑移变形为主,其主要硬化机制是位错强化;随着冷变形量的增加,合金的位错密度和硬度显著增加,组织中产生大量的形变孪晶,塑性变形方式由滑移主导的变形转变为以孪生为主导的变形,其主要的硬化机制是孪晶强化;随着退火温度的增加,GH3625合金管材的位错密度和硬度逐渐降低,退火孪晶的形态从中止型逐渐转变为穿晶型。GH3625合金管材在冷变形和退火过程中出现不同形态的孪晶,可分为中止型孪晶和穿晶型孪晶,前者的形成机理是不全位错按极轴运动的结果,后者形成的本质是层错。     

先进高强度冷轧TWIP钢的组织和力学性能

采用真空熔炼法制备Fe-20Mn-3.0Cu-1.38C高强度高塑性合金钢,通过单向拉伸、X射线衍射（XRD）、光学显微镜（OM）和透射电子显微镜（TEM）方法研究了不同冷轧变形量(12.8%~73.37%)对该合金钢微观组织、力学性能的影响,分析了冷轧变形量为32.28%该合金钢的拉伸变形微观机制。结果表明,该合金冷轧变形前后均为单相奥氏体组织,无马氏体相变发生。随着冷轧变形量的增加,合金钢的屈服强度、抗拉强度均显著提高,伸长率则减小。当冷轧变形量为32.28%,该合金钢的规定非比例延伸强度高达1383.99 MPa,抗拉强度为1619.83 MPa,达到超强钢的水平,并仍然保留41.12%的伸长率,综合性能优异。该冷轧变量下的合金拉伸变形过程中,产生TWIP效应,位错的塞积、形变孪晶的产生以及位错与孪晶间的交互作用共同提高材料的塑性和强度。     

冷变形对高氮奥氏体不锈钢组织与力学行为的影响

通过对氮含量为1.2%的高氮奥氏体不锈钢施加不同变形量的压缩变形,研究了冷变形对高氮钢的组织和力学行为的影响.结果表明,高氮钢在最高变形量达到56%时的冷变形过程中未发现有α'马氏体形成.高氮钢在变形初期孪晶和滑移共同参与变形,孪晶对滑移有强烈的阻碍作用.随变形量的增加,孪晶受到滑移线的切割,孪晶界不再清晰.高氮钢的加工硬化指数随变形量增加而降低.当冷变形至56%时,高氮钢的屈服强度提高了约2倍,抗拉强度提高了约1倍,分别达到1645 MPa和1870 MPa.对比分析氮在几种奥氏体不锈钢中的作用表明,氮通过短程有序排列的方式阻止位错的滑移,提高了高氮钢的加工硬化能力.     

热冷组合铸型水平连铸Cu-0.36Be-0.46Co合金带材冷轧过程中显微组织和力学性能变化（英文）

采用热冷组合铸型(HCCM)水平连铸工艺制备300 mm(宽)×10 mm(厚) Cu-0.36%Be-0.46%Co(质量分数)合金带材,对连铸带材进行冷轧,研究轧制过程中合金显微组织和力学性能的变化规律与变形机理。结果表明:连铸带材具有沿长度方向的柱状晶组织,表面质量好,断后伸长率达到35%,无需表面处理可直接进行大变形冷轧加工,无中间退火的累积冷轧变形量达98%。当变形量较小时(20%),变形机理为位错滑移,形成大量弥散分布的位错和位错胞;当变形量为40%时,合金中出现形变孪晶,且孪晶与位错胞相互作用形成长条状位错胞;当变形量超过60%时,形成切变带,发生明显的微区晶体转动;随着变形量的进一步增大,切变带数量增多且相互作用,使晶粒明显细化。抗拉强度和硬度由铸态的353 MPa和HV 119分别升高至冷轧变形量95%时的625 MPa和HV 208,断后伸长率则由35%降低至7.6%。该结果可为发展铍铜合金带材HCCM水平连铸-冷轧短流程高效加工方法提供实验依据。     

热冷组合铸型水平连铸Cu-0.36Be-0.46Co合金带材冷轧过程中显微组织和力学性能变化（英文）

采用热冷组合铸型(HCCM)水平连铸工艺制备300 mm(宽)×10 mm(厚) Cu-0.36%Be-0.46%Co(质量分数)合金带材,对连铸带材进行冷轧,研究轧制过程中合金显微组织和力学性能的变化规律与变形机理。结果表明:连铸带材具有沿长度方向的柱状晶组织,表面质量好,断后伸长率达到35%,无需表面处理可直接进行大变形冷轧加工,无中间退火的累积冷轧变形量达98%。当变形量较小时(20%),变形机理为位错滑移,形成大量弥散分布的位错和位错胞;当变形量为40%时,合金中出现形变孪晶,且孪晶与位错胞相互作用形成长条状位错胞;当变形量超过60%时,形成切变带,发生明显的微区晶体转动;随着变形量的进一步增大,切变带数量增多且相互作用,使晶粒明显细化。抗拉强度和硬度由铸态的353 MPa和HV 119分别升高至冷轧变形量95%时的625 MPa和HV 208,断后伸长率则由35%降低至7.6%。该结果可为发展铍铜合金带材HCCM水平连铸-冷轧短流程高效加工方法提供实验依据。     

亚微米晶铜中孪晶对位错储存能力的影响

利用电解沉积技术制备出系列亚微米晶纯铜样品,并在样品中引入不同密度的纳米孪晶．室温轧制具有不同孪晶密度的纯铜样品,使样品中储存大量位错．结果表明,具有高密度纳米孪晶结构的纯铜样品,40％轧制变形可使其屈服强度从690MPa增加到850MPa;而无孪晶的亚微米铜样品的屈服强度在同样轧制变形条件下只从230MPa增加到330MPa．这表明具有高密度纳米孪晶结构的纯铜样品具有很高的位错储存能力．     

预压缩变形对AZ31合金应力应变行为的影响

对挤压态AZ31合金进行了不同预变形量的压缩变形,并对随后的压缩和拉伸变形行为进行了对比分析,考察了不同变形方式下AZ31合金的组织与力学性能的变化,并分析了其作用机理。结果表明,随预压缩变形量增加,AZ31合金中的孪晶数量不断增多,而等轴晶含量不断减少;随着预变形量增加,AZ31合金的压缩屈服强度逐渐提高,而拉伸屈服强度则逐渐降低;随着预变形量从0%上升至1.0%,屈服不对称比越接近于1.0,而当预变形量大于1.5%时屈服不对称性又开始增加;要降低AZ31合金的拉压屈服强度不对称性,合适的压缩预变形量应控制在1.0%~1.5%之间。     

一种新型镍基变形高温合金“孪晶+γ′相”组织调控及高温力学性能研究

本研究采用形变热处理的方法在新型镍基变形高温合金中构筑了“孪晶+γ’相”复合结构，并结合EBSD和SEM表征技术探讨了孪晶与γ’相的演变规律。同时，研究了合金在760℃下的高温力学性能。结果表明，“孪晶+γ’相”复合结构可以有效改善合金的高温力学性能，且随着退火孪晶长度分数的增加，孪晶片层厚度增加，材料的高温强度呈降低的趋势；当轧制态合金（ε=68%）在1120℃退火15 min并进行双级时效处理（650℃/24 h/AC和760℃/16 h/AC）后，“孪晶+γ’相”复合结构中退火孪晶的长度分数为25.38%,γ’相的平均尺寸为32.21nm，此时，合金的屈服强度从固溶态的775 MPa提高到了1184 MPa，断后伸长率从3.18%提高到了18.96%。通过构筑“孪晶+γ’相”复合结构可以有效提高高温合金的高温力学性能，这为高温力学性能的提升提供了一种新策略。     

新型高性能镍基粉末高温合金拉伸变形行为和机制研究

采用SEM和TEM研究了室温(23℃)和中温(650、750、815℃)下第3代镍基粉末高温合金(FGH98)拉伸变形显微组织、行为和机制。结果表明:含有多模尺寸分布γ′相的合金具有优良的拉伸性能,室温拉伸主要变形机制为位错剪切γ′相形成层错,并在γ′相周围形成位错环,阻碍后续位错运动。中温拉伸变形机制为位错剪切γ′相形成层错和形变孪晶,随着变形温度的升高,形变孪晶增多。给出了a/3112不全位错剪切γ′相形成层错和形变孪晶共存的模型,随着应变量的增加,在连续相邻的{111}滑移面上层错堆积变多,促进连续孪晶的形成,协调了γ和γ′相两相之间的变形,有助于释放两相之间的变形应力和提高合金强韧性。     

冷变形对5052铝合金板材力学性能及制耳率的影响

利用光学显微镜、拉伸试验机及制耳率测试仪研究了冷变形对5052铝合金板材晶粒尺寸、力学性能及制耳率的影响。结果表明,5052铝合金冷轧板材的屈服强度与冷变形率呈线性关系,10%的变形量引起的抗拉强度的变化约为20 MPa,屈服强度的变化约为15 MPa。经再结晶退火后,退火板的晶粒尺寸与冷变形率及屈服强度均呈线性关系。冷变形率在50%~60%时,退火板的制耳率及平面各向异性指数Δr值均较小。     

冷拉拔变形量对Cu-Al2O3弥散强化铜合金线材组织性能的影响

对退火态Cu-0.2%Al₂O₃弥散强化铜合金进行最大变形量达99％的冷拉拔加工,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机等测试手段,研究了冷拉拔变形量对合金微观组织、织构、导电率及力学性能的影响规律。结果表明:随着冷拉拔变形量的增加,合金的微观组织由较粗的长条形组织变成细长的纤维组织,并且经过大变形量冷拉拔加工后部分Al₂O₃颗粒发生了破碎;当变形量为0%时,合金的织构由黄铜织构{011}<211>和立方织构{001}<100>组成,冷拉拔变形量达到60%后,部分立方织构和黄铜织构逐渐转变为高斯织构{011}<100>和铜型织构{112}<111>;冷拉拔变形量对合金导电率几乎没有影响;合金的显微硬度从141 HV0.3增加到161 HV0.3,而合金的抗拉强度由492 MPa增加到637 MPa,屈服强度由452 MPa增加到605 MPa,伸长率由14.0%下降至1.0%,并且发现合金拉伸断裂为韧性断裂。研究结果表明Cu-0.2%Al₂O₃弥散强化铜合金具有较优良的塑性加工性能。     

Si、Mn元素对奥氏体不锈钢微观组织和拉伸性能的影响

为提高奥氏体不锈钢耐蚀性,合金中可同时加入Si、Mn元素,提高合金氧化膜形成能力,同时增加奥氏体基体稳定性,但Si、Mn的添加还能够对合金的冷变形组织和力学性能产生影响.本研究设计了不同硅、锰含量的奥氏体不锈钢,采用SEM、EPMA以及TEM等方法表征合金显微组织形貌,采用室温拉伸分析合金的力学性能.结果表明,Si质量...     

Effects of Silicon on the Microstructure and Mechanical Properties of 15-15Ti Stainless Steel

Effects of silicon on the microstructure and mechanical properties of 20% cold-worked 15-15Ti austenitic stainless steels are systemically investigated by uniaxial tensile tests, scanning and transmission electron microscope observations, and strength calculations. The results reveal that a large number of deformation twins are formed in the 20% cold-worked steels with various silicon additions. The volume fraction of deformation twins and the density of dislocations increase with silicon content, while the twin thickness slightly decreases. A better strength-ductility combination is achieved by silicon addition, since the yield strength of the steel with 2% silicon is 61 MPa higher than that of the steel with 1% silicon, while their uniform elongations are almost both equal to 16%. The yield strength of the 15-15Ti stainless steels is predominantly contributed by the solid solution, dislocation and deformation twin strengthening effects, which can be enhanced by silicon addition.     

弯曲矫直变形路径对ZK60镁合金板材组织及性能的影响

通过弯曲矫直工艺在较大尺寸的ZK60镁合金板材中成功预置大体积分数的拉伸孪晶,研究了在200℃沿RD(轧向)和TD(横向)方向弯曲矫直对板材组织及力学性能的影响。结果表明,不同弯曲矫直方向下ZK60镁合金板材的组织和性能不同。沿RD方向进行弯曲矫直时产生的拉伸孪晶数量要高于沿TD方向弯曲矫直时产生的;在沿RD方向进行拉伸时,沿RD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度降低,抗拉强度升高,而沿TD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度会大幅升高,抗拉强度略有升高。在沿TD方向进行拉伸时,沿TD或者RD方向进行弯曲矫直的试样屈服强度和抗拉强度都会提高。经过弯曲矫直之后的应变硬化指数(n值)有所提高,塑性应变比(r值)大幅下降,有利于改善镁合金板材的塑性成形性能。     

退火温度对Fe-Mn-Al-C钢组织和拉伸性能的影响

采用OM、SEM、TEM和拉伸试验等手段研究了退火温度对Fe-19Mn-2Al-0.6C钢组织和性能的影响。结果表明,退火后试验钢的基体组织为奥氏体。由于回复再结晶的完成程度不同,随着退火温度的升高,晶粒尺寸先减小再增大。同时,退火孪晶的数量逐渐增加,抗拉强度持续降低,但总伸长率先升高然后降低。当施加一定的外部载荷时,在变形过程中会产生大量的变形孪晶和位错。高密度位错在晶界或孪晶界处的缠绕和塞积阻碍了位错的进一步运动。一次孪晶和二次孪生的交割产生的动态Hall-Petch效应,以及位错和孪晶的相互作用共同导致试验钢的高加工硬化能力。Fe-19Mn-2Al-0.6C钢获得最佳综合力学性能的退火温度约为900 ℃,其抗拉强度为947.61 MPa,强塑积为49.30 GPa·%,伸长率为52.03%。     

冷变形及时效对新型β钛合金组织性能的影响

对两种新型β钛合金采用不同的变形量冷轧,并在650 ℃时效不同时间后,对其组织和性能进行了研究。结果表明,随着冷轧变形量的增加,组织产生大量的位错、孪晶等晶体缺陷和应力诱发马氏体转变,β钛合金的硬度增加。β钛合金经过30%和40%冷轧,650 ℃时效9 h时,其硬度、强度达到最大值,此时析出的次生α相数量最多、最弥散,强化效果最好。Ti-3573和Ti-3873合金经50%冷轧,分别时效6 h和3 h时,因变形量增大,晶体缺陷增多,在时效过程中次生α相在缺陷处优先形核,其硬度、强度达到峰值。Ti-3873合金因富含较多的β稳定元素,其性能优于Ti-3573合金。     

Effect of Cu-Rich Phase Precipitation on the Microstructure and Mechanical Properties of CoCrNiCux Medium-Entropy Alloys Prepared via Laser Directed Energy Deposition

CoCrNiCux (x=0.16,0.33,0.75,and 1) without macro-segregation medium-entropy alloys (MEAs) was prepared using laser directed energy deposition (LDED).The microstructure and mechanical properties of CoCrNiCux alloys with increas-ing Cu content were investigated.The results indicate that a single matrix phase changes into a dual-phase structure and the tensile fracture behaviors convert from brittle to plastic pattern with increasing Cu content in CoCrNiCux alloys.In addi-tion,the tensile strength of CoCrNiCux alloys increased from 148 to 820 MPa,and the ductility increased from 1 to 11％with increasing Cu content.The nano-precipitated particles had a mean size of approximately 20 nm in the Cu-rich phase area,and a large number of neatly arranged misfit dislocations were observed at the interface between the two phases due to Cu-rich phase precipitation in the CoCrNiCu alloy.These misfit dislocations hinder the movement of dislocations during tensile deformation,as observed through transmission electron microscopy.This allows the CoCrNiCu alloy to reach the largest tensile strength and plasticity,and a new strengthening mechanism was achieved for the CoCrNiCu alloy.Moreover,twins were observed in the matrix phase after tensile fracture.Simultaneously,the dual-phase structure with different elastic moduli coordinated with each other during the deformation process,significantly improving the plasticity and strength of the CoCrNiCu alloy.