块状超细晶材料的剧烈塑性变形制备技术(英文)

剧烈塑性变形制备超细晶金属材料是当前的研究热点。基于机制和微观组织变化综述了剧烈塑性变形制备块状超细晶材料的一些方法,特别是给出了两种新型成形技术-等截面椭圆变通道扭挤和等截面椭圆转变通道扭拉,此外还阐述了剧烈塑性变形存在的问题及未来的研究方向。     

纳米孪晶金属塑性变形机制

本文综述了纳米孪晶金属材料的塑性变形机制.通过分析纳米孪晶二维结构变形时可启动的滑移位错类型,揭示纳米孪晶金属塑性变形的3种位错机制,即位错塞积并穿过孪晶界机制,Shockley不全位错诱导孪晶界迁移机制以及贯穿位错在孪晶片层内受限滑移机制.通过改变加载方向与孪晶界面的相对取向可实现这3类位错机制的可控转变.     

切削加工中的大塑性变形与超细晶形成研究

研究了常用金属材料平面应变切削过程中的大塑性变形以及超细晶的形成.为了得到切屑根部,特别设计了快停装置.通过光学显微镜观察了切屑试样的微观结构.通过理论模型和数值分析模型对变形区的大塑性变形进行了分析.结果表明,变形过程的晶粒细化是由变形区较大的应变引起.如果加工过程中采用了适当的切削参数,将得到尺寸为100～300 nm的相互分离的大角度晶界等轴细晶.由此可见,切削加工法制备超细晶材料是一种切实可行的方法.     

纳米晶Ni晶间断裂的数值模拟

提出了一种针对超细晶和纳米晶金属(主要是fcc金属)晶间断裂的微结构计算模型,即采用基于机制的应变梯度塑性(CMSG)理论描述晶粒内部材料塑性变形过程中的变形、强化和尺度效应;采用黏聚力界面模型来模拟晶界的滑移和分离现象,以及晶间裂纹的萌生和演化,直至晶间断裂导致的材料失效.利用该计算模型模拟了纳米晶Ni的拉伸实验过程,对纳米晶Ni宏观力学行为和晶间微裂纹萌生与扩展之间的关系进行了研究,验证了针对超细晶和纳米晶力学性能的计算模型的有效性;同时,模拟结果表明,非均匀塑性变形导致高应变梯度效应,晶粒塑性变形强化显著,使晶界主导的变形机制对纳米晶金属的整体力学性能产生重要影响.     

大体积超细晶金属材料的剧烈塑性变形法制备技术

介绍了大体积超细晶金属材料的各种常见剧烈塑性变形法制备技术,系统阐述了各种制备技术的基本原理,并分析比较了这些制备技术的优缺点和适用范围,指出了剧烈塑性变形法制备技术的发展方向。     

超细晶Al-Mg合金材料的研究现状与对策

超细晶金属材料具有高强度、超塑性等特点,具有巨大的开发与应用前景,受到世界各国的高度重视,超细晶金属材料的研究代表着目前国际材料研究的一个重要方向。Al-Mg合金由于质轻、性能好的特点,具有广阔的开发与应用潜力。对超细晶金属材料研究现状、超细晶Al-Mg合金的研究进展进行综合评述;对目前超细晶材料研究中存在的不足,以及超细晶Al-Mg合金开发与应用中存在的问题进行了分析;提出了未来的研究对策。     

深度轧制技术制备的纳米晶金属板材腐蚀性能研究进展

概述了目前已提出的几种纳米晶金属材料制备技术和不同纳米晶金属材料腐蚀研究进展。介绍了深度轧制技术制备纳米晶金属板材,阐述了该技术制备的纳米晶金属板材(工业纯铁、304不锈钢和工业纯铝)腐蚀性能研究进展。与相应的普通金属材料相比,深度轧制技术制备的这三种纳米晶金属材料在不同腐蚀环境(溶液、熔盐和高温气体)中耐腐蚀性能(局部腐蚀和均匀腐蚀)提高。大量纳米晶及其相应普通金属材料的腐蚀实验结果表明,传统的材料微观结构参量(成分及其分布、晶粒尺寸、位错密度和残余应力等)不是腐蚀性能的本征参量。提出了从金属材料价电子结构和氧化膜电子结构角度理解金属材料腐蚀性能及其相关腐蚀机理,并在现有工作基础上提出金属材料电化学腐蚀本征参量的概念。     

Severe Plastic Deformation Techniques for Bulk Ultrafine-grained Materials

剧烈塑性变形制备超细晶金属材料是当前的研究热点。基于机制和微观组织变化综述了剧烈塑性变形制备块状超细晶材料的一些方法,特别是给出了两种新型成形技术-等截面椭圆变通道扭挤和等截面椭圆转变通道扭拉,此外还阐述了剧烈塑性变形存在的问题及未来的研究方向。     

大塑性变形制备超细晶金属材料的研究现状

综述了大塑性变形法制备超细晶材料的研究进展,主要介绍了等通道角挤压和高压扭转法两种主要的变形工艺,探讨了超细晶的晶粒细化原理,分析了大塑性变形加工对材料力学性能和腐蚀性能的影响,展望了利用大塑性变形技术制备超细晶结构金属材料的应用前景。     

细晶超塑性变形及其在镁合金中的研究现状

介绍了镁合金作为结构件的优越性及其应用受到限制的原因；描述了超塑性变形的特征、研究方向及超塑性变形的模型；综述了细晶对超塑性的影响，镁合金中的细化晶粒工艺，镁合金的塑性变形机制及细晶镁合金的超塑性变形机制。指出如果超塑性成形能够在镁合金中得到成功的应用，则可大大拓宽镁合金的实际应用领域。     

剧烈塑性变形制备微纳米材料的变形细化机理

对剧烈塑性变形法(SPD)制备微纳米材料变形细化机理进行了总结归纳,着重介绍了位错变形和热机械变形两种机制,详细论述了材料在剧烈塑性变形加工过程中的组织转变特点,同时给出了SPD变形细化机制等研究方向的个人见解。     

超声滚压剧烈塑性变形诱导金属材料结构演变的研究进展

首先,对表面完整性的基本概念和内涵进行了概述,同时简要介绍了超声实现滚压技术的基本原理及其优点。随后,对比分析了不同剧烈塑性变形方法的特点和局限性,引出了实现表面完整性的相关剧烈塑性变形协调机制。在此基础上,随后结合其他剧烈塑性变形强化工艺,重点总结了超声滚压剧烈塑性变形对金属材料表面微观结构演变的影响。具体探讨了剧烈塑性变形诱导晶粒细化机制、晶粒生长机制以及合金元素偏聚机制等,主要分别论述了不同层错能的面心立方、体心立方以及密排六方等不同金属晶体结构的晶粒细化机制(以位错滑移、变形孪晶为主导)、晶粒长大机制(以晶界迁移、晶粒旋转为主要)与合金元素偏聚机制(晶界偏聚、位错核心偏聚)等。最后,对以上内容进行了综合总结,并针对超声滚压技术研究中存在的问题给出进一步研究和发展的建议,从而为实现超声滚压金属材料的表面完整性的主动精准控制及提高其服役寿命与可靠性提供一定的参考。     

强烈塑性变形表面纳米化的研究现状

强烈塑性变形表面纳米化(SPD-SNC)技术是近几年才开始备受人们广泛关注的新技术,它不仅为研究形变诱发的纳米化过程和宽尺寸范围内(从微米到纳米量级)结构与性能的关系提供思路,制备理想样品;而且将纳米材料的优异性能应用于改造传统工程材料,显著地提高金属材料的性能,可望在工业上获得实际应用.从SPD-SNC的方法、机理、组织结构和性能等方面总结了该技术近年来取得的进展和存在的问题,指出了今后的研究发展方向.     

Damaging Prediction of Difficult-to-Work Aluminum Alloys During Equal Channel Angular Pressing

Severe plastic deformation (SPD) is a well-established method in the recent years for grain refinement in metallic materials. Equal channel angular pressing (ECAP) is one of the most effective SPD techniques. Inherent failures of ECAP, consisting in billet damage, take place if not made a correct process design. In this article, the evolution of damaging for a difficult-to-work Al-Mg alloy during ECAP was investigated. A tridimensional finite element analysis was performed for four different die designs to study the influence of die geometry and process parameters on billet damaging. To validate modeling we used, load level and strain distribution were depicted. Experimental tests were performed to test the numerical prediction. The results show that cracking may be reduced or eliminated by inner fillet corner of the die channels. It was demonstrated that the predicted results were in good agreement with experimental data obtained for 5052 aluminum alloy. The direct effect of knowledge about load and damaging during ECAP is to prevent both tool and billet damage.     

剧烈塑性变形法制备块体纳米材料的研究与发展

综述了采用剧烈塑性变形技术制备块体超细品和纳米晶结构金属的主要方法,如等通道转角挤压、高压扭转、累积轧合与往复挤压.并介绍了两种完全有别于传统的剧烈塑性变形制备超细晶和纳米晶金属材料的最新工艺,如大应变切削和大应变挤压切削.系统地阐明了这些方法的基本原理、变形特点及应用,分析其优缺点并提出改进措施与发展方向.     

Grain refinement and tensile strength of carbon nanotube-reinforced Cu matrix nanocomposites processed by high-pressure torsion

In recent years, the processing of metallic materials via severe plastic deformation has been widely applied to manufacture bulk specimens of ultrafine grained/nanocrystalline structures. In this study, bulk nanocomposites of carbon nanotube-reinforced Cu were manufactured by consolidation of mixtures of coarse grained Cu powders and CNTs of two volume fractions (5 vol% and 10 vol%) using high-pressure torsion, a typical SPD method. The effects of CNT reinforcements on the microstructural evolution of the Cu matrix were investigated using electron backscatter diffraction and scanning/transmission electron microscopy; the results showed that the Cu matrix grain size was reduced to ～114 nm, and the CNTs were well dispersed in the matrix. Due to the effect of the UFG Cu and CNTs, the tensile strength (350 MPa) of the nanocomposite was higher than that (190 MPa) of Cu processed by the powder HPT process without CNTs. However, the Cu-CNT 10 vol% indicated a decreased tensile strength due to an increased interface area between the matrix and CNTs at high volume fractions of CNTs.