Ni-5Pt合金在冷轧过程中的结构演变及力学性能（英文）

镍铂合金溅射靶材在半导体工业中用于制备镍铂硅化合物,实现接触和互连的功能。Ni-5Pt合金在冷轧过程中的结构演变及力学性能进行了研究。结果表明,Ni-5Pt合金在冷轧过程中其微观演变为从位错缠结到位错墙,再到含位错墙和小角晶界的拉长亚晶粒,最后形成了具有明锐晶界的拉长晶粒。晶粒细化主要是受位错的聚集、湮灭和重排所导致。Ni-5Pt的显微硬度随着轧制变形量的增加而增加,与强度的变化一致。Ni-5Pt强度的增加可主要归因于冷轧诱导的位错密度增加和晶粒细化效应。     

冷轧过程中NiPt5合金的结构演变及磁性能

NiPt合金溅射靶材是半导体工业制备NiPtSi接触层的重要原材料。本文对NiPt5合金在冷轧过程中的结构演变及磁性能进行研究。结果表明:NiPt5合金在冷轧过程中微观结构的演变经历位错缠结、位错壁、含小角晶界的拉长亚晶粒、新晶界形成4个阶段。晶粒细化主要是位错的聚集、湮灭和重排所导致。NiPt5的矫顽力随着轧制变形量的增加而增加,这归因于冷轧诱导的缺陷及内应力对畴壁移动的阻碍。剩磁与NiPt5合金择优取向密切相关,(200)织构导致剩磁升高。Ni合金较高的磁各向异性使á200?取向的织构对提高靶材质量十分有利。     

Zn-5Al合金的等径弯曲通道变形

研究了等径弯曲通道变形过程中Zn-5Al合金的组织变化及其显微硬度变化.在变形过程中晶粒首先被拉长,分裂成条带组织,条带组织与晶粒内部缠结的位错发生作用形成位错胞,胞内位错进一步变形后在胞壁集结变为二维晶界,进而形成小角度的亚晶界或者大角度的晶界,使组织细化.TEM结果表明,在150 ℃的温度下,经过7道次变形后,Zn-5Al合金的微观组织得到细化,平均晶粒尺寸在1.0 μm以下.同时,合金的维氏硬度从72.5增加到83.8.     

大晶粒单相Ni-50Al金属间化合物高温塑性

研究了原始晶粒尺寸为220 (m的正化学计量比单相Ni-50Al金属间化合物的高温变形行为及组织演变规律.结果表明,该合金在温度1000～1100 ℃,应变速率7.5×10~(-4)～1×10~(-3) s~(-1)范围内具有良好的高温塑性变形能力;在1075 ℃,应变速率为8.75×10~(-4) s~(-1)时,最大延伸率可达139%.金相显微分析表明,原始大晶粒组织经高温塑性变形后显著细化;EBSD与 TEM分析表明,变形过程中小角度晶界持续产生,较小角度晶界向较大角度晶界不断演变,最终导致晶粒显著细化.显微结构综合分析表明,大晶粒Ni-50Al合金的高温塑性变形是由位错的交滑移与攀移等交互作用产生的连续动态回复和再结晶导致的.     

EBSD技术研究Ni-48Al金属间化合物超塑变形组织演变

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究在1075℃、初始应变速率1.5×10-3s-1条件下大晶粒Ni-48Al合金超塑变形过程中的组织演变。结果表明,变形前,大晶粒Ni-48Al合金以大角度晶界为主,小角度晶界比例极低。在超塑变形过程中,持续有取向差≤5°的小角度晶界产生。随变形量的增大,新形成的小角度晶界取向差增加,转变为取向差6°~15°小角度晶界,进而转变为取向差>15°的大角度晶界。小角度晶界的产生速率与小角度晶界转变为较大角度晶界的速率趋向一动态平衡。小角度晶界向较大角度晶界不断转变的结果使大角度晶界数量不断增加,最终导致晶粒显著细化。     

剧烈塑性变形对块体纳米金属材料结构和力学性能的影响

综述了剧烈塑性变形引起的块体纳米金属材料的结构和力学性能演变.以电化学沉积法制备的fcc结构纳米晶Ni-20%Fe(质量分数)合金为研究对象,通过对其进行不同应变量的高压扭转实验,系统分析了变形引起的结构和力学性能演变.结构表征结果表明:(1)变形引发纳米晶Ni-Fe合金晶粒旋转,实现晶粒长大.同时,晶粒长大过程伴随着位错密度、孪晶密度的演变;(2)存在一个最有利于变形孪晶生成的晶粒尺寸范围(45~100 nm),在这个晶粒尺寸范围之外,去孪晶起主导作用使原有的生长孪晶或变形孪晶消失;(3)位错密度是影响位错与孪晶反应的新的影响因素.当发生孪晶的晶粒内位错密度低时,位错可完全穿过孪晶界,部分穿过孪晶界,或被孪晶界吸收;发生孪晶的晶粒内位错密度高时,大量位错缠绕并堆积在孪晶界附近,形成应力集中,破坏孪晶界原有的共格性.为释放局部应力,将从孪晶界的另一侧发射不全位错形成层错和二次孪晶;(4)在塑性变形导致的晶粒长大过程中,原先偏聚于消失了的晶界上的C和S沿残留晶界扩散并继续偏聚于晶界上.结构与力学性能关系结果表明:随着应变量的增加,应变强化、应变软化交替出现.位错密度对硬度的演变起主导作用,其它结构演变(如孪晶密度的变化和晶粒尺寸变化)对硬度的演变起次要作用.     

冷轧对新型Ni-W-Co-Ta高密度合金组织与性能的

在室温环境中对新型Ni-W-Co-Ta高密度合金进行冷轧变形，借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、背散射电子衍射、电子万能试验机及显微硬度计对新型Ni-W-Co-Ta高密度合金变形过程中的微观组织及力学性能演变规律进行表征。结果表明：随着变形量的增加，新型Ni-W-Co-Ta高密度合金等轴晶粒沿轧制方向不断被拉长，同时产生大量的滑移带协调剧烈的塑性变形，并最终形成纤维组织。变形量的增大导致位错密度急剧增加，位错交互作用显著加强，进而将晶粒尺寸细化至25.5 nm。经过90%的严重塑性变形后，抗拉强度提高到1953 MPa；屈服强度提升至1806 MPa，硬度增加至534 HV，伸长率则急剧下降至9.1%。断口形貌则由韧性断裂向韧性-准解理混合型断裂转变。     

热轧变形量对7085铝合金微观组织与力学性能的影响

实验研究了热轧变形量对7085铝合金微观组织、力学性能及位错密度的影响。结果表明,增加热轧变形量能显著影响合金的微观组织和力学性能。随着轧制变形量的增加,合金内部引入大量位错并在晶界处形成位错塞积,合金再结晶程度逐渐增大(当变形量达到80%时,发生完全再结晶),晶粒被显著拉长,晶界处的粗大第二相被破碎,时效态平均晶粒尺寸减小,室温强度增大。而当轧制变形量增加到90%时,晶粒逐渐粗化,导致室温强度有所降低。通过X射线衍射分析数据计算可知,当变形量达到80%时,合金内位错密度最高,位错对强度的贡献也达到峰值。     

冷变形对梯度结构316L不锈钢微观结构及力学性能的影响

对梯度结构316L不锈钢进行了不同变形量的冷轧制。利用X射线衍射和电子背散射衍射技术研究了轧制过程中钢的相组成和微观结构演变,揭示了结构演变引起的力学性能变化。结果表明,冷变形梯度结构316L不锈钢表面马氏体体积分数随变形量的增加而增加,晶粒在轧制过程中沿着轧制方向被均匀拉长并且细化,晶粒内产生大量的位错缠结、交割等亚结构。显微硬度逐渐提高并趋向于均匀化,拉伸强度得到显著提高,同时保持着良好的塑性。20%冷变形梯度结构316L不锈钢具有最优的强塑性能,其优异强度来源于轧制带来的晶粒细化、大量位错以及相变生成的马氏体相,而梯度结构协调粗细晶不均匀变形与马氏体相变的相变诱导塑性效应共同保证了其良好的塑性。     

冷轧变形对Fe-15Ni-12Mn-3.5C-2.5Si合金组织及性能的影响

利用光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和HB-3000B型布氏硬度计对Fe-15Ni-12Mn-3.5C-2.5Si合金在不同冷轧变形量条件下的组织和性能进行了分析和研究.实验表明,随变形量的增大,晶内出现大量的位错缠结组织.晶粒细化为微晶和纳米晶.合金硬度随变形量的增加而增大.说明位错硬化机制和纳米晶、非晶态的产生是Fe-15Ni-12Mn-3.5C-2.5Si合金产生应变硬化的原因.     

基于位错密度理论的喷丸强化诱导7050铝合金组织细化数值模拟

7050铝合金喷丸过程中微观组织演变机理及纳米化结构与工艺参数的关系还没有得到广泛研究。基于位错密度理论对喷丸强化诱导7050铝合金表层晶粒细化进行研究。利用有限元方法模拟7050铝合金受单个和多个喷丸冲击过程,建立将喷丸强化的有限元模型与累积塑性应变引起的位错密度演化模型相结合的混合数值模型,并利用遗传算法得到混合模型的数值参数,用以预测喷丸强化层的位错密度和晶粒尺寸梯度分布,为研究喷丸强化7050铝合金的组织结构强化机理提供依据。建立喷丸尺寸、速度和覆盖率等工艺参数与强化层内晶粒细化结构的物理联系和数量关系。结果表明,从单个喷丸冲击到大量随机喷丸冲击过程都会在强化层内产生显著的晶粒细化;强化层内位错密度增加、晶粒细化的程度以及强化影响深度随着喷丸覆盖率、速度、尺寸的增加而增加;较高的喷丸覆盖率和强度可生成纳米级晶粒结构表面层。综合运用JC本构有限元模拟、四阶五级RKF算法解方程、遗传算法优化调参、概率约束方法控制随机喷丸以及VUMAT子程序定义本构关系,实现7050铝合金喷丸强化微宏观联系的定量研究,可为设计7050铝合金喷丸工艺参数获得所需纳米结构提供理论依据。     

A Novel Method for Achieving Gradient Microstructure in a Cu-Al Alloy:Surface Spinning Strengthening (3S)

A new designed surface strengthening method,surface spinning strengthening(3S),was applied to achieve gradient microstructure in the surface layer of a Cu-11 at.%Al alloy.According to the level of grain refinement,the gradient microstructure can be divided into four zones,including nanoscale grain zone,ultra-fine grain zone,fine grain zone and coarse grain zone from the surface to the matrix.Meanwhile,a plenty of grain boundaries and twin boundaries were introduced to inhibit the dislocation motion in the surface layer during the plastic deformation process.Consequently,the hardened layer with a microhardness gradient and high residual compressive stress was produced on the samples,and the yield strength of the Cu-11 at.%Al alloy was effectively improved after 3S processing due to the strengthening effect caused by the gradient microstructure.     

真空热循环作用下LF6合金焊接接头的拉伸性能和微观组织

采用精密多功能低温静载材料实验机、热循环试验装置、透射电镜和扫描电镜，系统研究了真空热循环条件下LF6合金焊接接头的拉伸性能和微观组织，分析讨论了真空热循环对LF6合金焊接接头的影响规律。研究结果表明，在循环300周次范围内，真空热循环可改善LF6合金焊接接头的拉伸性能，使其强度和塑性均得到提高。热循环对焊接接头拉伸性能具有影响，并同循环次数有关。初始循环时，由于位错不断增殖，使得LF6合金焊接接头的强度和塑性增加较快；经热循环70周次后，接头的强度和塑性均达到最高值；循环次数继续增加，强度和塑性开始下降，这可能与晶内位错密度降低、晶界处形成位错墙有关。     

2024-T4铝合金搅拌摩擦焊搅拌区位错及组织性能

采用金相、显微硬度及透射分析方法对2024铝合金搅拌摩擦焊接头搅拌微区的组织性能和位错分布特征进行试验分析,基于位错分析深入了解各微区位错形成与接头组织结构与硬度变化之间的关系。研究表明,WNZ位错主要分布在晶粒内部,大部分是以位错缠结的形式存在,并伴随有大量的沉淀强化析出相Cu_2Mg;而在TMAZ区,大量的位错是以位错塞积的形式存在于晶界或晶粒内部;HAZ区域的位错多以位错塞积的形式存在于晶界附近,并伴随一些典型的Al Cu_3析出相。WNZ和TMAZ区中并未随晶粒细化而造成位错数量和类型的减少,这与FSW特殊的动态回复和动态再结晶过程有关,此外位错分布特征与接头微区硬度分布特征基本吻合。     

Contribution of microstructural parameters to strengthening in an ultrafine-grained Al–7% Si alloy processed by severe deformation

An Al–7% Si alloy was severely deformed by equal channel angular pressing to study the refinement of the microstructure and associated changes of mechanical properties. The initial coarse dendritic structure was broken into an elongated submicron grain/subgrain structure, with a high dislocation density and distributed fine Si particles. The Si particles in the composite are seen to induce a high dislocation density during deformation and lead to faster structural refinement than in a monolithic alloy with the same composition as the matrix. The additional strengthening of the composite relative to the monolithic alloy is due to both the finer grain size and the high retained dislocation density. Severe plastic deformation also leads to an improvement in the ductility of the strong material due to the refinement of both the matrix microstructure and the Si particles.     

Age-hardening behavior and microstructure of Cu-15Ni-8Sn-0.3Nb alloy prepared by powder metallurgy and hot extrusion

Cu-15Ni-8Sn-0.3Nb alloy rods were prepared by means of powder metallurgy followed by hot extrusion. Element maps obtained by electron probe micro analyzer (EPMA) showed that Nb-rich phases were formed and distributed within grains and at grain boundaries of the Cu-15Ni-8Sn-0.3Nb alloy. Transmission electron microscope (TEM) results indicated that there was no obvious orientation relationship between these phases and the matrix. Spinodal decomposition and ordering transformation appeared at early stages of aging at 400 °C and caused significant strengthening. Cu-15Ni-8Sn-0.3Nb alloy exhibited both higher strength (ultimate tensile strength >1030 MPa) and higher tensile ductility (elongation>9.1%) than Cu-15Ni-8Sn alloy after aging treatment. The improvement was caused by Nb-rich phases at grain boundaries which led o the refinement of grain size and postponed the growth of discontinuous precipitates during aging.     

高应变率下细晶W-Ni-Fe合金的力学行为与局部绝热剪切带的形成

研究晶粒细化和添加微量稀土元素Y对93W-4.9Ni-2.1Fe合金在动态压缩状态下力学行为的影响,观察分析显微组织的变化.结果表明,93W-4.9Ni-2.1Fe合金在高应变率加载下会出现应变硬化和热软化现象,合金强度和延性随着应变率的增大而增加;与传统W-Ni-Fe合金相比,细晶W-Ni-Fe合金在高应变率下具有更高的合金强度和延性,同时能在较低应变率下形成明显的局部绝热剪切带.表明细化晶粒能提高W-Ni-Fe合金的强度以及绝热剪切敏感性;另外,添加微量稀土元素Y能提高W-Ni-Fe合金在高应变率下的强度和延性,并且在低应变率下发生绝热剪切,稀土元素Y的添加有利于绝热剪切带的形成.     

SPS循环热处理对93W-4.9Ni-2.1Fe合金组织和性能的影响

基于放电等离子烧结(SPS)技术对烧结态的93W-4.9Ni-2.1Fe高密度钨合金进行真空循环热处理,并通过光学显微镜、SEM、EDS和三点弯曲实验分析循环热处理对合金的显微组织、成分和力学性能的影响规律。结果表明,随着循环次数的不断增加,粘结相渗入W-W界面不断增多,W-W连接度和二面角不断降低,而钨晶粒尺寸变化较小;粘结相则因W含量的增加得到了固溶强化,进而致使合金的硬度有所提高。合金的抗弯强度在循环2次后明显提高,当循环次数增加到20次后,合金的平均抗弯强度达到2321 MPa,相比液相烧结后淬火处理的合金提高了约160 MPa。因此,SPS循环热处理可以明显改善93W-4.9Ni-2.1Fe高密度钨合金的组织和力学性能。     

Grain Refinement,Microstructure and Mechanical Properties Homogeneity of Mg-Gd-Y-Nd-Zr Alloy During Multidirectional Forging

Multidirectional forging (MDF) of Mg-Gd-Y-Nd-Zr alloy was performed under decreasing temperature condition. The grain refinement, microstructure and mechanical properties homogeneity of Mg-Gd-Y-Nd-Zr alloy during MDF process were investigated. The results show that the grain refinement mechanism of Mg-Gd-Y-Nd-Zr alloy during MDF process was dynamic recrystallization. The dynamic precipitations were observed after MDF process, which were mainly located at the grain boundaries and had a significant influence on the grain refinement, and the amount of dynamic precipitations increased as the MDF passes increase. The microstructure of the billet was not homogeneous due to the deformation and temperature inhomogeneity during MDF process. Optimization MDF process has been proposed, which benefited the microstructure homogeneity and reduced the amount of the dynamic precipitations. Based on the optimization MDF process, the elongation to fracture significantly increased.