累积叠轧焊法制备超细晶纯铝的研究

采用累积叠轧焊方法在室温下对1060纯铝进行剧烈塑性变形，并分析1060纯铝变形前后内部微观组织结构的演变和力学性能的变化。实验结果表明，随着累积叠轧道次的增加，层界面复合越来越紧密，5道次后出现母材基体的相互渗透；材料的抗拉强度和硬度得到大幅度提高，伸长率在1道次时急剧下降，然后基本保持不变；晶粒尺寸急剧细化，等效真应变为6．4的条件下得到了平均晶粒尺寸为400nm的超细晶组织。     

累积叠轧1060工业纯铝的微观组织和性能

采用累积叠轧方法对1060工业纯铝进行变形,分析了变形前后其微观组织和力学性能。试验结果表明,累积叠轧4道次后工业纯铝的抗拉强度提高了60N／mm^2,硬度提高了一倍。在第一道次之后伸长率下降较大,从45％下降到12％,但在以后道次中保持稳定。随着变形道次的增加,纤维组织越来越细。当累计变形量大于75％时其复合界面焊合较好,断裂裂纹很容易在复合界面形核,并沿着复合界面扩展延伸。     

纯铝累积叠轧焊高温力学性能与显微组织研究

室温条件下对退火态L2纯铝进行了6道次的累积叠轧焊试验,通过高温拉伸、透射电镜和扫描电镜实验,研究叠轧前后材料在高温拉伸过程中力学性能的变化、组织结构的演变以及拉伸后的断口形貌。结果表明,在高温拉伸过程中,叠轧后材料发生了动态回复,形成的亚晶组织随温度升高而长大;叠轧前后材料的抗拉强度随温度单调递减,延伸率则先升高,达到极值后降低;断口形貌显示,叠轧材料的高温断裂属于韧性断裂。     

累积叠轧焊对L2纯铝力学性能影响的研究

通过实验研究了轧制道次、温度与材料状态对L2纯铝力学性能的影响。结果表明：材料的抗拉强度、屈服强度和显微维氏硬度随轧制道次的增加而增加，第10道次分别为190．44MPa、152．27MPa和49．3HV（载荷100g）；室温叠轧材料的强度要高于热叠轧的，而延伸率却低于热叠轧的；半硬化态L2纯铝和完全退火态L2纯铝的强化能力是一致的，但半硬化态L2纯铝的强化幅度要低于完全退火态的。     

纯铝累积叠轧焊组织与性能演变规律研究

在室温条件下对L2纯铝进行了10个道次的叠轧试验,通过室温拉伸和透射电镜实验,研究材料在叠轧过程中组织的演变和力学性能的变化,结果表明,经过数道次的实验后,材料中产生了晶粒尺寸小于1μm的超细晶粒,第10道次晶粒尺寸可达0.77μm;材料的强度显著提高,但延伸率却急剧下降,第10道次材料抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为190.44MPa、152.27MPa和4.73%。     

累积叠轧技术的研究现状与展望

对采用累积叠轧工艺制备超细晶组织的技术进行详细的综述,介绍了累积叠轧技术的原理、ARB材料的组织与力学性能特征,并对ARB变形过程中的剪切变形、晶粒细化机制和强化机制进行分析。采用ARB技术可以制备大尺寸的超细晶组织材料,其室温抗拉强度通常比粗晶材料的高2～4倍。ARB材料的强化源于晶粒细化、位错强化、在大变形轧制时形成的稳定基面织构、表面的氧化膜以及内生原有夹杂物在强烈塑性变形情况下的破碎与弥散分布。分析了ARB技术的优越性,对其在制备超细晶材料领域的应用进行了展望。     

累积叠轧法制备纳米晶AZ91板材的研究

通过热模拟为累积叠轧焊制备的AZ91镁合金板材确定了合适的轧制工艺.研究了AZ91在ARB过程中组织的演变规律和细化机制,也研究了超细晶AZ91工业化生产的ARB工艺和晶粒细化规律.     

AZ91镁合金模拟累积叠轧过程中组织演化行为

采用Gleeble-3500热/力动态模拟试验机研究了AZ91镁合金在变形温度为250～400℃、应变速率为10-3～1 s-1条件下的热压缩变形行为。并在此基础上,采用Gleeble-3500模拟累积叠轧焊轧制方法,对其在累积叠轧焊(ARB)过程中的组织演变和晶粒细化的机制进行了研究。结果表明:AZ91镁合金在热压缩变形过程中,适宜的变形工艺为变形温度350～400℃、应变速率10-3～10-2 s-1。AZ91镁合金在变形温度350℃、应变速率0.01 s-1和变形量80%为工艺条件的累积叠轧焊过程中,晶粒在第一次轧制过程中明显细化,其机制发生了动态再结晶,在随后的叠轧过程中,晶粒细化程度有限,但组织均匀程度增加。     

累积叠轧Nb/Zr层状复合板的微观组织与力学性能研究

采用累积叠轧法制备了初始Zr层厚度不同的两种Nb/Zr金属层状复合板并对其在叠轧过程中的微观结构、织构演化和力学性能进行了研究。结果显示, Nb/Zr层状复合材料的界面结合良好,异质界面处无金属间化合物产生。随着叠轧道次增加,层状复合结构内部形成了贯穿于多个金属层的剪切带组织,初始Zr层厚度为1 mm的复合板较Zr层厚度为2 mm的复合板易于发生Zr层的颈缩、断裂和分离。Nb层内主要为位错胞状结构, Zr层内为高位错密度晶粒与动态回复晶粒的混合组织。此外,不同初始Zr层厚度的复合板中Nb层的织构演化特征不同：当初始Zr层厚度为1 mm时,Nb表现为强立方取向;当初始Zr层厚度为2 mm时,随着叠轧道次增加,旋转立方取向始终为主导的织构组分。两种复合板中Zr层的织构演化特征一致,即经一道次叠轧后,{0001}基面双峰织构为主要织构组分。随着叠轧道次增加,基面双峰织构略有减弱,同时出现了较弱的{11-20}丝织构。单轴拉伸测试表明,随着叠轧道次增加两种不同Zr层厚度的复合板屈服强度和抗拉强度均逐渐增大,而塑性延伸率呈现先减小后增大的趋势。经三道次叠轧后两种复合板的最大延伸率分别为14.2%和16.5%。叠轧过程中各金属显著的晶粒细化、Zr层内高位错密度晶粒与动态回复晶粒共存的混合组织以及Zr织构的特征演化是贡献于复合板具有高强度和良好塑性的原因。     

叠加层数对工业纯铝板材累积叠轧焊合的影响

在室温、无润滑及总压下量相同的条件下,分别采用每道次两层叠轧和每道次三层叠轧的工艺对退火态AA1070工业纯铝板材进行了累积叠轧焊合试验,比较了最终板材界面焊合、织构和力学性能的差别。结果表明,与两层叠轧工艺相比,通过三层叠轧工艺所制备的板材金属层之间焊合状况更好,具有较强的剪切织构和轧制织构,表现出较高的伸长率和较低的抗拉强度,具有较好的综合力学性能。这些差别主要归结于三层叠轧条件下较大的道次压下量和有效剪切变形。     

Mechanical Properties and Microstructure Evolution of AA1100 Aluminum Sheet Processed by Accumulative Press Bonding Process

Accumulative press bonding(APB) is a novel variant of severe plastic deformation processes,which is devised to produce materials with ultra-fine grain.In the present work,the mechanical properties and microstructural evolution of AA1100 alloy,which is produced by APB technique,were investigated.The study of the microstructure of AA1100 alloy was performed by optical microscopy.The results revealed that the grain size of the samples decreased to 950 nm after six passes of APB process.The yield strength of AA1100 alloy after six passes of the process increased up to 264 MPa,which is three times higher than that of the as-cast material(89 MPa).After six passes,microhardness values of AA1100 alloy increased from 38 to 61 HV.Furthermore,the results showed that the behavior of variations in mechanical properties is in accordance with the microstructural changes and it can be justified by using the Hall-Patch equation.Moreover,the rise in the yield strength can be attributed to the reduction in the grain size leading to the strain hardening.     

Ti、Zr对纯铝微观组织和力学性能的影响

通过向工业纯铝中单独或复合添加微量Zr、Ti元素,研究了Zr、Ti合金化对纯铝微观组织、力学性能及抗细化衰退性能的影响。结果表明:Zr元素能显著提高纯铝的硬度,对晶粒有一定的细化作用,但其细化效果远不及Ti;Ti元素具有较强的晶粒细化效果,但对合金的硬度影响较Zr元素小;当Zr、Ti复合添加时,Ti能明显改善Zr元素对晶粒的细化能力,使细化后的合金达到强度、硬度和塑性的合理匹配。Zr、Ti复合孕育剂具有良好的抗晶粒细化衰退性能,这很大程度上取决于Al3(Ti,Zr)粒子优异的晶粒细化性能、热稳定性能及抑制晶粒长大性能。     

低温退火对累积叠轧焊纯铝板材表面剪切织构的影响

在室温、无润滑条件下,对退火态AA1070工业纯铝板材进行不同道次的累积叠轧焊合试验,然后分别取1道次和3道次板材进行不同温度30 min的低温退火处理.结果表明,同一道次的板材随退火温度的变化,其剪切织构强度有先增加再降低的趋势;不同道次的板材,剪切织构强度随温度升高的幅度不一样.     

夹杂物对纯铝组织和性能影响研究

探讨了铝中夹杂物含量对组织、电化学性能和力学性能的影响.采用逐渐增加铝屑量的方法,向铝熔体中引入夹杂物,对夹杂物的形态进行了金相观察;测试了材料的极化曲线,得出合金的自腐蚀电位Ek、自腐蚀电流icoor;测试了不同铝屑含量下材料的硬度及抗拉强度,对比了材料的延展性.试验结果表明,随着铝屑加入量的增加,夹杂物逐渐增加;试验材料的极化曲线随着铝屑的增加,逐渐右移,线性极化电阻由大变小,自腐蚀电位逐渐向负方向移动,自腐蚀电流变大,表明材料耐腐蚀性能随着夹杂物的增加而下降;材料的硬度和抗拉强度增加,延展性降低,塑性变差.     

夹杂物对工业纯铝组织性能的影响

采用电化学分析、显微金相和图象分析、力学性能测量方法,研究了纯铝中夹杂物含量以及夹杂物形态对组织、电化学性能和力学性能的影响.得出腐蚀电位Econ、腐蚀电流密度Icon和纯铝中夹杂物含量的关系;测试了不同夹杂物含量的工业纯铝的硬度和延展性.试验结果表明:铝屑引入了大量的夹杂物,纯铝中夹杂物含量随着铝屑的增加而增多;试验材料的腐蚀电位逐渐向负方向移动,腐蚀电流密度变大,表明材料耐腐蚀性能随着夹杂物的增加而下降;材料的硬度有轻微增加,延展性降低,塑性变差.     

Passive Behavior of Ultra-Fine-Grained 1050 Aluminum Alloy Produced by Accumulative Roll Bonding in a Borate Buffer Solution

In this study, the effect of the ARB process on the passive behavior of ultra-fine-grained 1050 aluminum alloy in a borate buffer solution(p H 6.0) has been investigated. The result of the microhardness tests revealed that the microhardness values increase with an increasing number of ARB cycles. The potentiodynamic polarization plots revealed that the higher number of cycles for the specimens proceeds with the ARB process rather than annealing yield to lower corrosion and passive current densities and more noble corrosion potential values. Moreover, electrochemical impedance spectroscopy measurements showed that increasing the number of ARB cycles offers better conditions for forming the passive films.