新型Al-Zn-Mg-Cu合金热变形组织演化

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机研究新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金在变形温度为300~450℃,应变速率为0.001~10s~(-1)条件下的热变形组织演化。利用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)观察合金不同热变形条件下的组织形貌特征。结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的减小,位错密度减小,亚晶粒尺寸增大;合金热压缩变形过程中主要的软化机制为动态回复和动态再结晶。变形温度为300~400℃时,主要发生动态回复;变形温度为450℃,应变速率为0.001~10s~(-1)时,软化机制以动态再结晶为主,存在晶界弓出、亚晶长大、亚晶合并3种再结晶形核机制。     

超高强钢300M的热变形行为与微观组织演化规律

对于初始粗晶的超高强钢300M进行了圆柱体热压缩实验研究。通过实验获得了该种材料在不同温度不同应变速率条件下的真应力-应变曲线以及动态再结晶和晶粒细化的规律。应用峰值应力的实验结果计算出了该材料热变形过程的激活能,计算了每个实验条件的Z参数,得到了超高强钢300M的热变形过程以及动态再结晶过程的主要特征变量作为Z参数的函数表达式。结果表明,当Z参数=1.0E＋12/s时动态再结晶会产生较好的晶粒细化效果。     

搅拌摩擦加工调控Mg-5Zn-0.6Zr合金耐蚀性的研究

作为一种储量足、比强度和比模量高的轻质结构材料和功能材料,镁的应用前景十分广阔,然而镁的耐蚀性不佳严重限制了其应用范围,较大尺寸的沉淀相导致的电偶腐蚀是镁合金耐蚀性不佳的重要原因。本工作选取铸态Mg-5Zn-0.6Zr合金作为研究对象,对该合金进行了搅拌摩擦加工处理,并对搅拌摩擦加工前后合金的组织结构和电化学性能进行了检测分析。结果表明,搅拌摩擦加工处理后的Mg-5Zn-0.6Zr合金形成了较强的(0001)基面织构,且大部分区域位错密度较低,晶粒尺寸从66.4μm细化到1.6μm,沉淀相发生了一定程度的破碎和弥散分布,在3.5%(下文如无特别说明,均指质量分数)NaCl水溶液中开路电位下的腐蚀电流密度由38.3μA/cm²降至17.0μA/cm²,极化电阻由48.98Ω·cm²提升至197.02Ω·cm²。研究表明,搅拌摩擦加工可以有效提高镁合金的耐蚀性。     

Ti6554钛合金高温变形行为与微观组织演化机制研究

目的 揭示新型高强韧钛合金Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al(Ti6554)在710～910℃和0.001～10 s?1条件下的热变形行为、热加工图和微观组织演化机制.方法 基于Gleeble-3800D热模拟试验和金相观察,基于实测数据拟合Arrhenius型全应变本构模型.结果 建立了本构模型σ=0.0045 ln...     

NiPt15合金热变形行为及微观组织演变规律

本研究采用Gleeble-3500热模拟机对NiPt15合金高温热变形过程进行研究,设定NiPt15合金变形温度为950～1150℃,变形速率为0.01～3 s-1.通过分析热变形过程中NiPt15合金在不同条件下的真应力-应变曲线,建立了双曲正弦型Arrhenius本构关系模型,并拟合模型各参数对合金变形量的依赖性.通过对热变形组织及显微硬度的表征,研究试样各区域热变形组织的差异,分析温度、变形速率、lnZ对动态再结晶及材料维氏硬度的影响.结果表明:NiPt15合金真应力-应变曲线包括三种不同变化趋势,各变形速率下对应的趋势变化临界温度值不同;应变激活能不大于476.85 kJ/mol;升高温度并且降低变形速率能提高再结晶比例至完全动态再结晶,形核机制为非连续性动态再结晶,主要以晶界弓出和反复生成孪晶为再结晶晶粒提供形核位置;当lnZ小于38.89时,晶粒尺寸与lnZ呈负相关性,当lnZ大于38.89时,晶粒尺寸与lnZ关系不明显;硬度与lnZ在本次实验条件下呈正相关性.     

AZ61镁合金热压缩变形组织研究

在gleeble 1500D热模拟试验机上以应变速率为0.01 s-1和1s-1,变形温度为350℃和400℃,对AZ61镁合金热压缩变形,并对变形试样显微组织进行了研究。结果表明:热变形过程中发生了不同程度的动态再结晶,得到不完全再结晶组织。变形温度和应变速率对再结晶程度、再结晶晶粒尺寸均匀性有明显影响;以较低的温度配合高的应变速率,热变形后发生再结晶晶粒均匀细小;变形温度高且应变速率高时,发生动态再结晶的区域变小,再结晶晶粒尺寸偏大且极不均匀,低温高速热变形有利于获得均匀细小的再结晶组织。     

中低温挤压Mg-1.5Zn-0.2Ca合金组织与性能研究

晶粒细化可以有效改善镁合金的力学性能.基于此,以Mg-1.5Zn-0.2Ca合金作为研究对象,通过中低温挤压变形工艺对Mg-1.5Zn-0.2Ca合金组织进行调控,进而对其变形后的组织及性能进行分析.结果表明:随着挤压温度降低,Mg-1.5Zn-0.2Ca合金的塑性变形机制发生转变,变形后的晶粒尺寸逐渐减小,综合力学性能增强.280℃挤压变形时,合金以基面滑移及孪生协调变形为主,动态再结晶后的平均晶粒尺寸约为5.3μm,此时合金的屈服强度为95 MPa,抗拉强度为186 MPa,延伸率为22％.     

变形Mg-1.5Zn-0.2Gd合金退火过程中组织与织构演变过程

研究了变形Mg-1.5Zn-0.2Gd合金在热轧和退火过程中的显微组织、织构以及室温成形性能。结果表明:Mg-1.5Zn-0.2Gd合金经过热轧、退火后,其织构得到明显弱化并且沿着TD方向发生分裂,使得合金在室温下具有较高的断后伸长率和成形能力。450℃热轧后合金的基面织构强度最大值为3.4,RD方向上伸长率仅为6.7%;然而,合金经过350℃/60min退火后基面织构强度明显降低,最大值仅为2.3,并且基面织构沿着TD方向发生分裂,RD方向上伸长率达到26.7%。EBSD研究表明,稀土Gd元素溶入合金中,阻碍了热轧过程中动态再结晶的发生,在随后的退火过程中,非基面取向晶粒在原始大角度晶界位置形核长大,这是Mg-1.5Zn-0.2Gd合金织构得到优化的关键原因。     

高速钢高温变形再结晶规律研究

本文研究了W9Mo~3Cr~4V钢的热变形奥氏体动态再结晶规律。结果表明:由于形变诱发析出碳化物的影响,W9Mo~3Cr~4V钢热变形奥氏体动态再结晶方式与低碳低合金钢的晶界弓出机构和晶界生核机构不同,是通过亚晶合并形成再结晶晶粒的,即亚晶合并机构。当形变速率较低时,可由亚晶粒直接形成再结晶晶粒。形变温度和形变速率对W9Mo~3Cr~4V钢热变形奥氏体动态再结晶影响比较复杂,不能简单地用Z参数来统一描述。     

Zn-22%Al超塑性材料挤压与镦粗变形特性研究

本文对Zn-22％Al材料超塑性状态与非超塑状态进行了挤压及镦粗变形对比,实测了硬度分布及网格变化,对变形区组织也进行了分析。结果表明,由于超塑性状态的应变速率强化敏感及边界粘性摩擦的影响使其变形的特点与非超塑性状态有着明显的区别。对于超塑性状态的正挤压与反挤压变形可观察到其变形区较深,网格畸变剧烈,但是显微组织在各部位变化不大。由于超塑性细晶粒弥散强化的影响,无论是挤压变形还是镦粗变形,超塑性状态的硬度比非超塑性状态的略高。对于镦粗变形,超塑性状态的鼓形肚曲率半径较非超塑性的大。     

Mn对Mg-4Zn变形镁合金组织与性能的影响

目的 研究Mn对Mg-4Zn合金再结晶组织演变和力学性能的影响,发展高性能Mg-Zn-Mn变形镁合金。方法 以Mg-Zn镁合金为研究对象,利用Mn元素的固溶强化增塑、刺激再结晶形核和钉扎再结晶晶界的特点,通过Mg-Zn-Mn挤压镁合金的显微组织以及室温力拉伸和压缩力学性能测试,分析挤压过程中显微组织的演变和成分对力学性能的影响。结果 Mg-4Zn-2Mn合金平均晶粒尺寸为~7 μm,其拉伸屈服强度、抗拉强度、伸长率、压缩屈服强度和拉压不对称性分别为226 MPa,316 MPa,17%,171 MPa,0.75。结论 合金化元素Mn可有效细化变形镁合金的再结晶组织,随Mn元素含量的增加,Mg-Zn合金再结晶组织不断细化,未再结晶区域增加,合金力学性能增加,拉压不对称性改善。     

Microstructure and Peritectic Reaction within As-solidified Mg–Zn–Y Alloy

An investigation on the microstructure and peritectic reaction involving icosahedra phase （I-phase） and crystalline phase （W-phase） within Mg-Zn-Y alloy during conventional solidification technology and rapid quenching was carried out, The solidification process of the peritectic reaction is discussed in details, It is shown that there is no obvious crystallographic relationship between the W-phase and I-phase during the solidification of Mg-Zn-Y alloy.     

冷却速率对Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y变形镁合金组织和性能的影响

通过水冷和空冷两种冷却方式制备成分相同的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y(质量分数/%,下同)铸态合金,挤压变形后进行时效处理,研究不同熔体冷却速率对挤压态和时效态合金组织性能的影响。结果表明:通过水冷冷却可以显著细化铸态组织,促进I相(Mg3YZn6)的生成,并抑制W相(Mg3Y2Zn3)的形核;由于初始组织不同,水冷和空冷两种冷却方式铸造的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y合金经过挤压变形后,抗拉强度分别达到327MPa和306MPa,伸长率分别达到14.8%和10.0%;时效处理后,合金的晶粒尺寸和织构强度变化很小,析出的MgZn相和MgZn2相含量成为影响时效态合金性能的主要因素;时效处理挤压态水冷冷却铸造合金的屈服强度和抗拉强度分别达到330MPa和348MPa,伸长率为14.4%,与时效前相比略有减小;时效处理挤压态空冷铸造合金的屈服强度和抗拉强度增大至344MPa和359MPa,伸长率降至8.6%。     

预时效对变形镁合金组织与力学性能的影响

与铸造镁合金相比,变形镁合金可获得更高的强度、更好的延展性以及更多样化的力学性能,从而满足多样化镁合金结构件的应用需求.但由于变形镁合金绝对强度低、塑性变形能力差,其应用范围受到了极大的限制.近期研究发现,对变形镁合金进行预时效处理能够显著提高合金的综合力学性能,因此总结和归纳预时效对变形镁合金的影响具有重要的理论参考价值和实践指导意义.预时效是在塑性加工前进行时效处理的一种时效方法,预时效处理可通过欠时效、峰值时效和过时效等工艺调控析出相的大小、形状、分布和位向,析出相在后续的加工变形过程中具有改善材料组织与性能的重要作用.预时效提供的析出相,在后续塑性加工变形过程中为动态再结晶提供形核核心,促进动态再结晶,细化晶粒,激活非基面滑移,弱化基面织构,且晶界析出相可显著抑制晶粒长大,有效阻碍位错运动,也可使位错累积增多,小角度晶界增多.此外,增加析出相含量能减小晶粒尺寸,抑制{1012}拉伸孪晶的形核和长大,增加{1011}压缩孪晶和{1011}-{1012}双孪晶含量,这些孪晶增加了动态再结晶的形核核心,改变了晶粒取向,进而大幅提高了合金的强度、屈服应力和峰值应力,同时也保证了合金的延展性,极大地改善了镁合金的综合力学性能.本文针对Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Sn系和Mg-RE系等四系合金,总结分析了预时效对变形镁合金组织与性能的影响,着重从压缩、拉伸、挤压和轧制等变形工艺角度进行综述,为制备综合力学性能优良的镁合金提供参考.此外,本文指出了预时效变形镁合金在未来的发展动态和研究重点.     

AZ33M变形镁合金激光焊接接头的组织和性能研究

目的研究AZ33M变形镁合金激光焊接工艺及焊接接头的组织和性能。方法通过对2 mm厚AZ33M变形镁合金板材进行激光焊接,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能试验机等研究了焊接接头的微观组织、物相组成、元素分布、力学性能,并研究了焊后均匀化处理对接头组织及性能的影响。结果焊接接头的焊缝边缘晶粒形态以柱状晶为主;焊缝中含有α-Mg, Mg_(17)Al_(12), MgZn,MgZn_2,Mg_7Zn_3等5种物相。结论通过调整焊接功率、焊接速度和离焦量可以获得力学性能与母材基本一致的焊接接头;中等功率焊接的焊接接头抗拉强度均能达到母材的95%以上,该变形镁合金焊接性能较优异。     

Microstructure feature of friction stir butt-welded ferritic ductile iron

This study conducted friction stir welding (FSW) by using the butt welding process to join ferritic ductile iron plates and investigated the variations of microsturcture in the joined region formed after welding. No defects appeared in the resulting experimental weld, which was formed using a 3-mm thick ductile iron plate and tungsten carbide alloy stir rod to conduct FSW at a rotational speed of 982 rpm and traveling speed of 72 mm/min. The welding region was composed of deformed graphite, martensite phase, and dynamically recrystallized ferrite structures. In the surface region and on the advancing side (AS), the graphite displayed a striped configuration and the ferritic matrix transformed into martensite. On the retreating side (RS), the graphite surrounded by martensite remained as individual granules and the matrix primarily comprised dynamically recrystallized ferrite. After welding, diffusion increased the carbon content of the austenite around the deformed graphite nodules, which transformed into martensite during the subsequent cooling process. A micro Vickers hardness test showed that the maximum hardness value of the martensite structures in the weld was approximately 800 HV. An analysis using an electron probe X-ray microanalyzer (EPMA) indicated that its carbon content was approximately 0.7–1.4%. The peak temperature on the RS, 8 mm from the center of the weld, measured 630 °C by the thermocouple. Overall, increased severity of plastic deformation and process temperature near the upper stir zone (SZ) resulted in distinct phase transformation. Furthermore, the degree of plastic deformation on the AS was significantly greater than that on the RS, and relatively complete graphite granules and the fine ferrite grains resulting from dynamic recrystallization were observed on the RS.     

MP159合金螺栓热镦显微组织的优化

采用夹铜套感应加热和热镦后水冷处理等措施，提高了热镦ＭＰ１５９合金螺栓热过渡区的温度梯度，从而优化了螺栓头部的显微组织、抑制了螺栓预部冷变形组织的再结晶，保证了热镦ＭＰ１５９合金螺栓高的力学性能。     

稀土Y对Mg-4.9Zn-0.7Zr合金组织及力学性能的影响

制备了Mg-4.9Zn-0.9Y-0.7Zr及Mg-4.9Zn-0.7Zr合金,研究了Y元素对合金组织性能的影响.通过XRD,分析了合金的物相组成,运用OM,SEM观察了合金的微观组织、第二相形貌;通过EDAX对第二相化学成分进行了定性分析.研究结果表明,Y使得合金中有大量I相生成.热轧过程中,I相转变成弥散细小的颗粒,能有效钉扎位错,提高了材料的抗拉强度及屈服强度,同时合金仍然保持着良好的塑性.