镁合金 AZ40M 再结晶晶粒尺寸与硬度模型研究

目的研究变形温度及变形速率对镁合金AZ40M再结晶晶粒尺寸以及硬度的影响。方法在gleeble-1500D热模拟机上进行热物理模拟压缩实验,变形温度为250~400℃,变形速率为0.001~1 s-1,通过金相法观测AZ40M镁合金在不同变形条件下的组织形貌,采用维氏硬度计测出镁合金热变形后的硬度值。结果当升高变形温度或降低变形速率时,材料的晶粒尺寸增大且硬度减小。结论得出了再结晶晶粒尺寸的变化规律,建立了AZ40M镁合金的晶粒尺寸与硬度的关系模型。     

晶粒尺寸及加载载荷对多晶Cu膜纳米压入硬度影响的研究

用高真空磁控溅射在Si片上沉积纳米晶Cu膜和非纳米晶Cu膜，通过纳米压入实验得到薄膜硬度。发现晶粒尺寸对薄膜材料的压痕尺寸效应有比较大的影响，同时随加载载荷的升高，纳米晶薄膜硬度的变化与非纳米晶薄膜有很大的不同。分析认为这是因为晶粒尺寸达到纳米尺度后，晶界体积大大增加，使得晶界变形，晶界运动和晶界对位错运动的阻碍等作用影响材料塑性变形和加工硬化能力造成的。     

基于参数优选的人工神经网络的Mg-Al-Ca系铸态合金晶粒尺寸预测模型

基于全排列组合训练优选的建模参数,建立了铸态Mg-Al-Ca系合金的人工神经网络晶粒尺寸预测模型。对比传统试探法参数所建模型,该模型具有更高的平均相关系数和更低的平均误差,对检验数据的平均预测误差为6%。此外,通过模型预测了不同Al、Ca含量对Mg-Al-Ca系铸态合金晶粒尺寸的影响。结果表明,当Al含量在2.0%～3.0%、Ca含量在2.5%～3.5%时,可获得晶粒较小的Mg-Al-Ca系铸态合金,其尺寸约为150μm。预测结果和实验结果相吻合。     

球磨氧化铝晶粒尺寸与显微应变的关系

研究了高能球磨氧化铝的晶粒尺寸和显微应变。发现球磨后氧化铝的显微应变（ε）与晶粒尺寸（Ｄ）符合逆变关系,即晶粒尺寸越小,显微应变越大。显微应变与晶粒尺寸的倒数成线性关系,在ε～１／Ｄ图上出现双斜率。表明球磨不同阶段,显微应变增加的机制不同。     

晶粒尺寸对FeS2薄膜微应变及光吸收特性的影响

采用不同厚度的Fe膜在673K热硫化20h制备出具有不同晶粒尺寸的FeS2薄膜，分析并测定了薄膜组织结构、微应变及光吸收性能．结果表明，Fe膜硫化形成的FeS2薄膜厚度在120—550nm范围内变化时，可导致平均晶粒尺寸在40-80nm之间变化．FeS2晶粒尺寸的变化造成了晶体面缺陷密度的变化，可引起微观内应力水平、缺陷能级分布和晶界势垒高度的变化，进而使得薄膜的微应变、点阵畸变度、光吸收系数及禁带宽度等物理特性随晶粒尺寸的增加而降低．     

α-黄铜中晶粒尺寸对锯齿屈服的影响

研究了晶粒尺寸对 Cu-32Zn 合金锯齿屈服的影响。实验表明:(1)在半经验公式ρ_m=N·ε~β及 C_v=K·ε~m 中的β及 m 随晶粒度加大而增大;(2)获得了四种不同类型的锯齿波;(3)出现锯齿波的温区按临界应变量ε_c 随温度升高而分别减小、为0及增大而分成三个区段;(4)随着晶粒度的增大,ε_c 变大;出现锯齿波的温度范围扩大;三个温区中的两个温度点移向高温区;锯齿波的波幅减小。上述结果可用ρ_m 及 C_v 和晶粒尺寸的关系及根据大量位错的集体行为和溶质原子与位错的弹性交互作用的模型来解释。     

试验力选择对维氏硬度值的影响

在钽合金试样硬度测试的基础上,对所获得的试验数据的分散性及其不同力值条件下所得数据的一致性从组织信息的角度进行了分析和总结,从而对维氏硬度计进行硬度测试过程中的参数的选择有了定性的把握。     

热变形参数对3003铝合金显微组织及硬度的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机对经高效熔体处理的3003铝合金进行变形温度为300℃～500℃,应变速率为0.01～10.0 s-1的等温压缩实验,建立了动态再结晶平均晶粒尺寸与变形温度和应变速率的三维关系图.通过显微维氏硬度测试表明,3003铝合金热变形后的显微硬度随应变速率的增大和变形温度的升高而降低,且显微维氏硬度随动态再结晶平均晶粒尺寸的减小而增大.TEM形貌像表明,当变形温度T≥400℃,应变速率.ε≥1.0 s-1时,合金中粗大的AlMnFe和AlMnSi第二相在铝基体中不均匀分布,在动态再结晶过程中起到了粒子促进形核作用.显微维氏硬度的变化与微观组织观察结果一致.     

基于有限元法的转向直臂锻件晶粒度预报

通过建立耦合了 42 CrMo 微观演化模型的热锻有限元模型,预报了一种转向直臂的热锻晶粒度。结果表明该热锻工艺能够得到晶粒度合格的产品。 使用该工艺进行实际生产,对锻件进行了金相分析,结果与预报晶粒度吻合。     

基于EBSD技术的超低碳IF钢中铁素体晶粒尺寸表征

借助电子背散射衍射(EBSD)技术对超低碳IF钢铁素体晶粒尺寸的表征方法进行了研究与探讨。结果显示,对于具有较强织构的IF钢来讲,铁素体晶粒显示以5°为晶内最大取向差进行晶粒尺寸的测量与统计更为准确,与金相法显示的晶界轮廓基本吻合。利用该表征方法测量晶粒尺寸,不仅可以给出晶粒尺寸的平均值、最大值和最小值,还可以给出晶粒尺寸分布图。     

基于GA-BP神经网络晶粒尺寸预测模型的轮端轮毂锻造工艺优化

目的 针对6082铝合金轮端轮毂在热处理过程中出现的粗晶问题,利用基于遗传算法优化的BP神经网络晶粒尺寸预测模型模拟优化锻造工艺方案,避免产生粗晶。方法 以遗传算法替代梯度下降法优化神经网络各节点的权值和阈值,建立高精度的GA-BP神经网络晶粒尺寸预测模型,再以轮端轮毂为对象,设计锻造工艺方案并利用Deform进行微观组织仿真,研究压下速率、坯料初始温度对晶粒尺寸的影响,获得最优方案。结果 优化模型预测的晶粒尺寸平均值和最大值的平均绝对百分比误差分别为2.55%、0.43%,与常规的BP神经网络相比,准确性有了较大提高。对比不同锻造方案的结果,得到轮毂较优的初始坯料温度为500℃,压下速率为200 mm/s,经试验验证,锻件特征位置的晶粒尺寸预测值与实际值之间的误差均在10%以下,表明该预测模型具有良好的工程应用价值。结论 遗传算法的引入大大增强了BP神经网络的全局寻优能力,提高了模型的准确性。在Deform中复现的预测模型对锻件的晶粒尺寸分布有较好的预测效果,并基于此成功模拟、优化了轮端轮毂的锻造方案。     

晶粒尺寸对304奥氏体不锈钢组织演变和性能的影响

研究了初始织构相近而晶粒尺寸不同的304奥氏体不锈钢在后续10%压缩变形和热处理过程中微观组织、力学和耐蚀性的变化。结果表明,具有相似织构而晶粒尺寸不同的样品变形热处理后其织构不同,粗晶在变形中织构的变化更大;织构相近时抗拉强度对晶粒尺寸的依赖较大;织构不同时,织构对硬度和抗拉强度的影响大于晶粒尺寸和微应变的影响;变形热处理后普通大角度晶界和晶内微应变的增大降低了试样的耐腐蚀性能;初始晶粒尺寸较小的试样在变形热处理后出现四种密排面平行于外表面的织构,其耐点蚀的性能更优。     

原奥氏体晶粒尺寸对珠光体钢组织及韧性的影响

探索了奥氏体晶粒尺寸对珠光体等温转变组织特征以及对韧性性能的影响规律.研究表明,在相同等温转变温度下,珠光体片层间距无明显变化,随奥氏体晶粒尺寸的增加,先共析铁素体量减少而珠光体团尺寸增加.珠光体断裂韧性受控于裂纹前沿塑性影响区尺寸(1～2)δc,其中δc为临界裂纹张开位移,当原奥氏体晶粒大于(1～2)δc时,裂纹扩展阻力主要来自穿越珠光体片层α、θ相的颈缩、破断.当原奥氏体晶粒尺寸接近或小于(1～2)δc时,裂纹主要沿晶界、珠光体团界、α+θ片层界面扩展,通过扩展路径发生多次弯折消耗能量,随原奥氏体晶粒尺寸增加,准静态断裂韧度J变化幅度较小.而冲击韧性缺口前沿塑性影响区远大于原奥氏体晶粒,大角度晶界将促使裂纹的转折而提高扩展阻力,提高裂纹前沿塑性区大角度晶界密度有利于提高冲击功,冲击韧性A随晶粒尺寸的增加显著下降.     

原奥氏体晶粒尺寸对珠光体钢组织及韧性的影响

探索了奥氏体晶粒尺寸对珠光体等温转变组织特征以及对韧性性能的影响规律。研究表明,在相同等温转变温度下,珠光体片层间距无明显变化,随奥氏体晶粒尺寸的增加,先共析铁素体量减少而珠光体团尺寸增加。珠光体断裂韧性受控于裂纹前沿塑性影响区尺寸(1~2)δc,其中δc为临界裂纹张开位移,当原奥氏体晶粒大于(1~2)δc时,裂纹扩展阻力主要来自穿越珠光体片层α、θ相的颈缩、破断。当原奥氏体晶粒尺寸接近或小于(1~2)δc时,裂纹主要沿晶界、珠光体团界、α+θ片层界面扩展,通过扩展路径发生多次弯折消耗能量,随原奥氏体晶粒尺寸增加,准静态断裂韧度J变化幅度较小。而冲击韧性缺口前沿塑性影响区远大于原奥氏体晶粒,大角度晶界将促使裂纹的转折而提高扩展阻力,提高裂纹前沿塑性区大角度晶界密度有利于提高冲击功,冲击韧性Ak随晶粒尺寸的增加显著下降。     

301奥氏体不锈钢薄板拉伸强度与冷轧硬度之间的关系

为对冷轧不锈钢薄板的产品硬度控制提供指导,尝试用一个新的方法来取代试轧,既达到控制冷轧板硬度的目的,又能降低成本、提高效率。对0.99mm厚的经过退火的301奥氏体不锈钢薄板进行冷轧减薄,并进行室温拉伸试验,测量其维氏硬度。通过观察金相和利用X射线衍射,验证了应变诱导马氏体相变是导致301奥氏体不锈钢冷轧和拉伸时产生加工硬化的主要原因。试验结果表明,冷轧和拉伸有着相似的加工硬化趋势,综合拉伸与轧制试验数据,确定了拉伸强度与冷轧硬度之间的关系,实现了通过拉伸强度来得到对应应变下的冷轧硬度,具有很好的预见性。冷轧可以提高301不锈钢的强度和硬度,显著改善其力学性能。     

钢的奥氏体晶粒度显示新方法

介绍了采用两种不同工艺热处理后,用常规制备金相试样的方法可以很好地显示42CrMoS4V,34CrNiMo6和20CrMnTiH钢的奥氏体晶粒度的新方法。     

高碳钢奥氏体晶粒长大的预测

借助于高温共聚焦显微镜(CLSM)、透射电镜(TEM)研究含Ti钢和无Ti钢的奥氏体晶粒长大行为。试样在1123~1473K之间保温60min时测量一系列温度下不同保温时间的奥氏体晶粒尺寸。结果表明:两种钢奥氏体晶粒尺寸随着温度的上升而增大;另外,两种钢奥氏体晶粒尺寸随时间的延长而长大,并符合抛物线方程。并且,观察到了第二相粒子,用第二相粒子的熟化公式和体积公式分别计算两种钢的含Ti粒子尺寸与体积分数。同时,采用修正的Gladman公式预测两种钢的奥氏体晶粒长大,实验结果和预测结果吻合较好。