用等径角挤压变形法制备纳米晶金属结构材料的组织演变

用实验方法研究了工业纯铁在等径角挤压变形(路径C)过程中晶粒细化过程。实验结果表明，经4道次剪切变形后开始出现纳米级晶粒。晶粒细化过程为：原始粗晶粒→晶粒被剪切变形带分割→位错线分割滑移带→位错线发展为位错墙，把变形带分割成细小的亚晶→亚晶界的位错密度增加→形成大角度晶界的纳米晶粒。测试了不同变形道次下材料的显微硬度值。     

等径弯角挤压制备超细晶亚稳Ti-25at.%Nb合金研究

在中温550℃对Ti-25 at.%Nb合金进行ECAP挤压4道次处理后,合金的微观组织为拉长晶粒,不能得到细小的等轴晶粒。挤压温度降低至400℃,ECAP挤压后合金的晶粒可得到明显细化,其中,经过2道次ECAP挤压后,微观组织以拉长态的晶粒为主,局部区域出现晶粒尺寸约为500 nm的细小等轴晶粒;在400℃经过ECAP挤压4道次,组织进一步细化为200~300 nm等轴细小晶粒。     

等径角挤压变形奥氏体不锈钢的组织演变

 用实验方法研究了奥氏体不锈钢在等径角挤压冷变形(路径RC)过程中组织变化。实验结果表明：当剪切方向与孪晶带方向成一定角度时，在剪切力的作用下，孪晶逐渐由大块孪晶→由剪切带分割的孪晶(楼梯状)→小块状→奥氏体亚晶或马氏体晶粒；部分孪晶在剪切力作用下，剪切带可直接碎化成具有大角度位向差的细小晶粒(奥氏体亚晶+马氏体晶粒)，可发生马氏体相变；当剪切方向与孪晶带方向相同时，孪晶带区域也可发生马氏体转变；3道次变形后，具有明显特征的孪晶已很少，此后继续进行剪切变形，孪晶碎化组织(含马氏体)和奥氏体剪切滑移带(含碎化晶粒)的变形以剪切滑移方式进行，当奥氏体的滑移遇到阻力时，可局部形成局部形变孪晶来协调变形；随变形道次的增加，马氏体转变也越多，在多次剪切以及道次中的交叉滑移作用下，马氏体板条逐渐被高密度位错墙分割而碎化成细小的晶粒；8道次变形后，可获得60~230 nm的等轴晶粒。     

室温ECAP变形纯钛孪生行为研究

室温下对纯钛进行多道次等径弯曲通道变形（ECAP）,分别采用光学显微镜（OM）、透射电镜（TEM）、电子背散射衍射仪（EBSD）、室温拉伸和显微硬度观察,测试纯钛变形过程组织演变和力学性能变化规律,探讨纯钛室温变形机制和孪生行为。结果表明,纯钛ECAP变形过程中出现■拉伸孪晶和■压缩孪晶,随着挤压道次的增大,孪晶数量先增大后减小。孪晶的出现有效改变晶格取向,激发进一步位错滑移,辅助塑性变形过程,使纯钛显微组织有效细化,经过4道次ECAP变形,平均晶粒尺寸由约63.79μm细化至约2.81μm。1道次变形后晶粒细化效果最显著,平均晶粒尺寸比变形前减小约94%;随着变形道次的增加,晶粒细化效果减弱,4道次变形后平均晶粒尺寸累积减小约95.6%。同时,大量位错、孪晶和亚晶的形成,使得位错、孪晶以及亚晶之间的相互作用加强,显著提高了纯钛的屈服强度和显微硬度,4道次变形后,屈服强度从215 MPa增加到600 MPa,增幅为179%;显微硬度从HV 129增加到HV 200。由于1道次变形后晶粒细化效果最显著,并且出现大量孪晶和位错,屈服强度与硬度的增幅也最大。     

工业纯钛板材室温ECAP变形组织性能研究

选取热轧退火态的工业纯钛(CP-Ti)板材为研究对象,采用通道夹角Φ=135°的模具,在室温下进行CP-Ti板状试样1~8道次等径弯曲通道变形(ECAP),利用金相显微镜(OM)和透射电镜(TEM)观察并分析了纯钛板材在不同道次变形后的组织演变过程。通过力学性能测试实验,分析了X,Y,Z面硬度的变化过程,研究了ECAP变形对CP-Ti力学性能的影响规律。结果表明:CP-Ti板材经过ECAP变形,晶粒逐渐拉长,组织位错大量增加,出现板条状组织;8道次ECAP变形后CP-Ti板材的晶粒明显细化,晶粒尺寸由原始的57.000μm细化到0.668μm;随着挤压道次的增加,组织位错逐渐消失,小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,晶粒越来越细,最终达到纳米级别。CP-Ti板材1道次ECAP变形后硬度变化程度最大,X,Y,Z面的硬度增幅分别达32.6%,33.8%和32.9%;随着道次增加,8道次ECAP变形后,力学性能显著提高,X,Y,Z面的硬度最终达到1910,1943和1911 MPa。     

等径角挤压工艺路径对铝粉烧结体微观组织的影响

采用金相电子显微镜、透射电镜观察及有限元模拟等分析手段,研究了等径角挤压工艺路径(A、BC和C路径)对铝粉烧结体微观组织和晶粒细化效果的影响。结果表明:BC路径变形后试样组织均匀性好,晶粒细化效果明显。其组织内部位错滑移的产生,除了受材料晶体结构特征的影响,多道次累积变形过程中剪切外力与晶粒间的取向关系也是关键所在。在等径角挤压强烈的剪切作用下,初始无序分布的晶粒会呈现单一的取向性,当多道次累积变形相邻道次剪切面夹角接近金属滑移系易于开动的软取向时,组织内部的位错滑移增加。     

不同方式等通道转角挤压纯铝微结构分析

等通道转角挤压技术是制备超细晶粒金属块材的最新技术方法。文章介绍了通过实验对纯铝A、B、C三种方式挤压,A方式:每次挤压试样方位不变,在同一方向上承受累积剪切变形;B方式:不同道次挤压时,试样沿挤压轴线相同方向旋转90°,使主剪切平面保持垂直;C方式:在相邻挤压道次之间,试样沿挤压轴线相同方向旋转180°,使偶次挤压后,主剪切平面的累积剪切应力趋于零。经实验观察表明,A、B两种方式挤压后,微结构变化基本相同,晶粒沿剪切方向拉长,4次挤压后晶粒形状和分布有了差别。而C方式与A、B的不同在于偶道次挤压后晶粒形状为等轴晶粒。三种方式后的硬度与挤压道次的关系基本一致,即3～4次挤压后硬度趋于饱和。实验证明,经不同方式等通道转角挤压(ECAE)纯铝组织结构变化有所不同。     

工艺参数对CVCE变形工业纯铝组织和性能的影响

采用连续变断面循环挤压(CVCE)工艺制备细晶工业纯铝,结合金属流动规律研究挤压角度和变形道次对变形工业纯铝组织和性能的影响。结果表明:随着挤压角度的增加,网格畸变程度和变形不均匀程度随之增加,θ=7°试样的晶粒细化程度远大于6°,但晶粒尺寸和晶粒分布不及6°均匀;随着变形道次的增加,累积变形量增大,晶粒被充分细化,θ=7°试样经3个循环变形后的晶粒尺寸被细化至10μm,是原始晶粒尺寸的1/10; CVCE变形工业纯铝由表面至芯部的网格畸变决定了硬度的分布是沿表面到芯部逐渐减小,并且随着变形道次的增加,θ=7°试样的硬度呈显著增加趋势,3个循环的显微硬度可达HV 105. 62,相比于原始试样提高了4倍。经CVCE变形后试样,横截面与纵截面上晶粒的形状和取向性完全不同,纵截面上原始等轴晶粒取向性逐渐削弱,横截面上原始粗大的柱状晶经过变形后,晶粒的取向性几乎消失。     

连续ECAP对纯铝热稳定性和织构的影响研究

本文通过一种ECAP-Conform技术,经过多道次挤压及后续热处理工艺,研究了其对纯铝的热稳定性和织构的影响。结果表明:ECAP-Conform挤压1道次后,纯铝晶粒细化明显,强度和硬度明显增大,塑性明显降低,2道次后,晶粒变化不明显,纯铝的机械性能变化不大;纯铝经ECAP-Conform变形,具有一定的热稳定性,挤压4道次后温度超过200℃以后,纯铝硬度才明显下降;经ECAP-Conform变形,纯铝的各向异性程度大为降低。     

铸态304L奥氏体不锈钢等径角挤压变形研究

 研究了铸态304L奥氏体不锈钢在等径角挤压(ECAP)变形过程中显微组织的演变过程。结果表明,经4道次剪切变形后树枝晶破碎、原始粗大晶粒碎化。显微组织的变化过程可归纳为：原始粗晶粒→晶粒被滑移带分割→位错发展形成高密度位错墙,与滑移带共同作用形成胞块结构→应变增加形成层片状界面→形成大角度晶界的细小晶粒。表明铸态304L奥氏体不锈钢经ECAP变形后塑性变形机制主要由滑移完成。     

原始组织对304L超低碳奥氏体不锈钢等径角挤压变形的影响

304L超低碳奥氏体不锈钢由25kg真空感应炉冶炼,用透射电镜(TEM)研究了该钢铸态组织200℃等径角挤压变形(ECAP)后组织演变和铸态组织1道次ECAP+1150℃1.5 h,AC处理(固溶组织)再进行ECAP后的组织。结果表明,304L钢铸态组织1道次ECAP变形过程中主要的变形机制为滑移变形,同时出现少量的孪晶变形;304L钢固溶组织在ECAP变形过程中孪晶变形数量急剧增加,孪晶和滑移共同进行,细化原始晶粒组织演变。     

室温等径角挤压后共析珠光体钢的组织特性

用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)方法研究了0.78C-1.03Cr共析珠光体钢Φ8mm×45mm试样两道次室温等径角挤压后所产生的显微组织变化。结果表明,一道次等径角挤压变形后,共析珠光体组织,由渗碳体不规则弯曲片层、直接剪断片层和局部变薄层组成。随变形道次增加,发生局部变薄与不规则弯曲珠光体片层比例加大,并且还引起渗碳体的部分溶解。     

ECAP过程中TWIP钢的组织演变

 研究了 TWIP钢（30Mn-3Si-3Al）在等径角挤压冷变形过程中的组织演变。试验结果表明：经1道次变形后,产生大量10～40 nm宽的形变孪晶,同时出现的微观剪切带对孪晶进行了切割。随着道次的增加,孪生系统增多,形变孪晶相互交割,孪晶板条出现弯曲和断裂;同时剪切带的数量和宽度都增加,产生相互交错并切割孪晶板条,使基体的细化面积增大。4道次变形后,组织变成由碎化带和割裂开的孪晶相互交织的变形结构。碎化部分超细晶晶粒尺寸为40～120 nm,而未碎化孪晶板条宽度降至5～20 nm。     

Effect of equal channel angular pressing on structure and mechanical properties of a low carbon steel

Experiments were conducted on a plain low carbon steel with an initial grain size of ~ 30μm to investigate the changes of microstructure and mechanical properties by repetitive equal channel angular pressings. Under the pressing conditions of giving a strain of ~ 1 and rotating samples 180° between each pass, the yield strength significantly increases from 310 to 750 MPa after single pass, and it reaches 1050 MPa after 12 passes. The increment of yield strength gradually decreases as the number of passes increases. The examination of microstructure by transmission electron microscopy shows that ferrite consists of parallel bands of elongated subgrains having a width of 0.3 μm and a length of 2 μm after a single pass. The subgrains are further divided by boundaries with low angle misorientation on subsequent passages. Low angle boundaries turn to high angle boundaries without noticeable grain refinement as the number of pass increases. In addition, lamellar cementites in pearlite are broken up into fragments within a pearlite colony. Analyses of structural and mechanical changes in a plain low carbon steel by equal channel angular pressing indicate that the strength enhancement is mainly due to the grain refinement of ferrite.     

Evolution of Grain-Boundary Microstructure and Texture in Interstitial-Free Steel Processed by Equal-Channel Angular Extrusion

The equal-channel angular extrusion (ECAE) of Ti-bearing interstitial-free (IF) steel was performed following two different routes, up to four passes, at a temperature of 300 °C. The ECAE led to a grain refinement to submicron size. After the second pass, the grain size attained saturation thereafter. The microstructural analysis indicated the presence of coincident-site lattice (CSL) boundaries in significant fraction, in addition to a high volume fraction of high-angle random boundaries and some low-angle boundaries after the deformation. Among the special boundaries, Σ3 and Σ13 were the most prominent ones and their fraction depended on the processing route followed. A deviation in the misorientation angle distribution from the Mackenzie distribution was noticed. The crystallographic texture after the first pass resembled that of simple shear, with the {112}, {110}, and {123} aligned to the macroscopic shear plane.     

单机可逆轧机打滑影响因素分析及防治措施

在冷轧可逆轧机轧制过程中,随着轧制总压下率的增加,由于受轧辊表面粗糙度、辊径、道次压下量、轧制压力以及前后张力差值的影响,易出现打滑现象,造成带钢表面出现热划伤、擦痕等缺陷。通过对影响打滑各因素的分析,制定了增大第1道次前张力、提高轧辊表面初始粗糙度、减小末道次压下量、优化轧制规程等措施,消除了打滑现象。     

等径弯曲通道变形对超低碳钢组织及性能的影响

 研究了室温下C方式等径弯曲通道变形(ECAP)对超低碳钢组织及性能的影响。结果表明：第1道次ECAP变形后，组织细化效果最显著；随变形道次的增加，组织由取向差小的板条状亚晶演变成取向差大的等轴晶；第4道次ECAP变形后，晶粒平均尺寸约03 μm；变形道次继续增加，晶粒尺寸变化不显著，而晶粒取向差不断增大。这表明第4道次ECAP变形为超低碳钢细化极限；ECAP变形可大幅度提高超低碳钢的强度，并保持较高的塑性。     

半连续等通道挤压过程的力学分析与模拟

半连续等通道挤压法是一种在等径角挤压法思想上发展出来的用于细化钢铁材料晶粒的大塑性变形方法,其特点在于转变施力对象,通过对模具施加压力来驱动工件完成大塑性变形,从而增大可加工的材料尺寸,降低对模具材质与精度的要求,在获得整体均匀细化的晶粒的同时具备连续生产的能力.通过详细描述该方法的实现过程,并结合滑移线法、有限元模拟以及实际数据验证,阐明了在实施该方法过程中工件受力情况.