AZ31镁合金挤出板降温热轧的组织和织构的演变

研究AZ31镁合金挤出板坯在降温热轧过程中的组织和织构的演变规律.结果表明:退火前滑移和孪生是主要的变形机制和取向硬化机制;退火后长条晶的滑移和细小等轴晶晶界扩散迁移的共同作用成为主要的变形机制;随着压下量的增大,析出物开始破碎和分散,压下量在70%～80%之间时,基面织构组分的取向密度存在突变最大值,形成硬取向较强的{0001}基面织构,软化退火能大幅减弱硬取向;通过一道67%大压下量和一次软化退火可顺利地将AZ31镁合金轧制成厚0.5 mm的薄板.     

密排六方金属{1012}形变孪晶长大机制的研究进展

利用{1012}孪晶结构调控镁合金织构和组织,可作为开辟一条低成本生产高性能镁合金的路径。探索{1012}形变孪生新的特点和规律,揭示{1012}孪生变形的物理本质是利用{1012}孪生变形调整镁合金组织和性能的关键。对国内外学者应用孪生晶体学理论、分子动力学计算机模拟和透射电镜等研究手段探索{1012}形变孪晶长大机制进行综述。重点对{1012}孪晶界面精细结构以及{1012}孪晶长大机制(孪生位错剪切机制和曳步机制)进行总结与评述。针对目前国内外学者在{1012}孪生机制中存在的重大争议,有必要丰富实验研究及计算机模拟结果,进一步探索{1012}孪生长大机制,从而为利用{1012}孪晶调控镁合金力学性能的研究奠定理论基础。     

交叉预压缩对轧制态AZ31镁合金拉压不对称性的影响

通过对轧制态AZ31镁合金板材进行多向预压缩,运用塑性变形的方式,产生了{1012}一次拉伸孪晶和{10 1 2}-{10 1 2}二次拉伸孪晶,并结合EBSD表征和XRD分析,对预压缩后材料的拉伸压缩实验的结果表明,预压缩对镁合金拉压不对称性的降低和强度的提高有明显效果。交叉预压缩之后,由于产生了孪生,材料组织晶粒细化,使得材料在再变形时,屈服强度和最大强度均明显增强。产生的拉伸孪晶片层可以有效地改变晶粒的取向,在一定程度上削弱了基面织构,在{1012}一次拉伸孪晶中产生了{1012}-{1012}二次拉伸孪晶,二者结合作用,改善了材料的再变形行为,从而降低了镁合金板材的拉压不对称性。     

动态塑性变形下AZ31镁合金的孪生特征

沿热轧退火态AZ31镁合金轧制方向进行室温动态塑性变形,采用场发射扫描电子显微镜研究{10ī2}孪生的变体类型及结构特征。结果表明:在{10ī2}孪生机制主导塑性变形的初级阶段(ε8%),AZ31镁合金中大部分晶粒内部仅产生一种{10ī2}孪生变体或变体对,所以孪晶结构呈彼此平行状,将晶粒分割成片层组织;这种片层组织的厚度随着应变量的增加而减小,从5.55μm减小到2.49μm;少数晶粒形核产生不同的{10ī2}孪生变体,且这种晶粒的数量随着塑性变形量的增大而增加;当ε8%,孪生体积分数接近饱和,位错滑移成为镁合金主要的变形机制。     

轧制温度对AZ31镁合金轧制板材中的{1011}-{1012}双孪生行为的影响

在150-350℃温区内不同温度下轧制AZ31镁合金板,观察了不同温度下轧制变形量为9%的AZ31镁合金板材的显微组织,研究分析了轧制温度对轧制板材中{1011}-{1012}双孪晶的含量、类型以及高温轧制过程中双孪晶中的动态再结晶行为的影响,讨论了板材中的孪晶对其力学性能的影响.研究结果表明:在150-300℃温区内轧制时,板材组织中均有含量不等的{1011}-{1012}双孪晶,随着轧制温度的升高,孪晶含量下降.250℃以上轧制的板材中单片一次孪晶中出现的双孪晶类型较为单一,仅出现共面型双孪晶.在250℃以上轧制板材中的双孪晶晶界处中可以观察到明显的动态再结晶现象,这些动态再结晶晶粒对孪晶界和孪晶起到消除和吞噬的作用.350℃下轧制的AZ31镁合金板材中未观察到{1011}-{1012}双孪晶.随着轧制温度的升高,镁合金轧制板材的强度减弱而塑性增强.     

热挤压AZ31镁合金单向压缩变形的应变硬化行为

对AZ31镁合金热挤压棒材在室温下沿挤压方向分别进行了应变为3%、6%、10%的单向压缩实验。利用OM、XRD和EBSD等技术研究了不同压缩应变量下的显微组织、织构及应变硬化的演变特征。结果表明:具有{0002}纤维织构的热挤压态AZ31镁合金沿着挤出方向压缩时,产生显著的应变硬化效应。其塑性变形可大致分为3个阶段:初始阶段主要发生{1012}拉伸孪生,表现为较低的应变硬化速率和应变硬化速率的急剧减小;随着压缩应变量的增加,孪晶界逐渐扩展,直至部分晶粒发生完全孪生,基面织构强度逐渐增强;拉伸孪晶生长所造成的强{0002}基面织构是产生高应变硬化速率的主要原因;应变硬化速率第Ⅱ~Ⅲ阶段的转折点大致与拉伸孪晶的生长停滞相对应。     

Schmid因子的理论计算及其在镁合金高速变形过程中的应用

为了便于分析镁合金在高速变形过程中的变形机制,计算了4种滑移方式(基面滑移、柱面滑移、锥面a滑移和锥面c+a滑移)和2种孪晶方式({1012}拉伸孪晶和{1011}压缩孪晶)的Schmid因子。结合电子背散射衍射(EBSD)技术,获得了轧制态AZ31镁合金原始样品的Schmid因子实验值,并将理论计算值与实验值进行了比较。采用Hopkinson压杆对AZ31镁合金轧制板材在1600 s-1的应变速率下进行了高速冲击实验,对所获得的样品进行了金相组织观察。结合Schmid因子计算结果,讨论了不同方向样品在不同加载方向下的主要变形机制。结果表明,Schmid因子的理论计算值与实验值可以很好吻合。Schmid因子计算简单、表达方便,可以有效分析镁合金中主要的变形方式和解释应力-应变曲线特征。镁合金中不同变形方式的Schmid因子值及其变化规律均不相同,其计算结果可为镁合金中织构所引起的各向异性现象的分析提供理论依据。     

AZ31B镁合金的铸轧组织及其相关变形机制

利用金相显微镜、透射电子显微镜对AZ31B镁合金铸轧板坯的微观组织进行研究.结果表明:铸轧AZ31B镁合金板坯主要由α-Mg基体、枝晶间Mg17Al12共晶体和弥散分布的细小析出相组成,铸轧对晶粒的细化效果不明显;板坯在铸轧过程中经历一定的塑性变形,且变形多分布于板材表层;塑性变形在合金中产生大量的位错及位错胞的同时,也产生一定数量的孪晶;经孪生改变晶体取向后的晶粒会在适合的条件下发生滑移变形,孪生和滑移的协同作用使孪晶和位错共存、孪晶中位错的产生和孪晶的变形;铸轧时的塑性变形和高温还导致回复和再结晶的发生.     

AZ31镁合金板材多道次轧制压下量对变形能力的影响

采用不同压下量对具有基面织构的AZ31镁合金板材进行了多道次冷轧实验。并结合各个变形系Schmid因子的计算,分析了变形机制对冷轧变形能力的影响。结果表明:AZ31镁合金板材道次压下量(即咬入角)越小,无裂纹时极限变形量越大,其中每道次压下量为2.22%,极限变形量可达到26.67%(无裂纹);对基面织构取向晶粒,拉伸孪生{1012}和压缩孪生{1011}以及锥面c+a滑移的Schmid因子绝对值均随着咬入角的增大而减小,柱面滑移(0110)[2110]与(1100)[1120]两个滑移系Schmid因子值也随咬入角的增大而减小,在摩擦条件下,基面滑移的Schmid因子不为零;变形能力提高的原因主要在于低压下量有利于多变形系开动。     

镁合金热变形下变形带的形貌和晶体学特征

对不同温度单向压缩下AZ31镁合金不均匀形变组织的形貌和晶体学特征进行了研究.结果显示:形变组织具有很强的温度和应变敏感性;250℃时,晶粒内在变形初期出现大量的{1012}拉伸孪晶和少数{1011}压缩孪晶,随着应变量的加大,拉伸孪晶因相同取向孪晶的合并而急剧减少,而压缩孪晶明显变粗,数量也有所增加;300℃以上时,非基面滑移被激活后,出现了与压缩轴基本垂直的扭折带,其晶体学方向垂直于(0001)基面,扭折带两侧的主滑移系都为(0001)基面滑移,变形初期扭折带界面取向差为2°—6°,随着变形量的增加,扭折带密度加大;温度升高至400℃时,扭折界面发生明显的弯曲.对扭折带和其他变形带的特征进行了对比考察.     

Zr-4合金板材冷轧过程材料变形晶体塑性分析与织构演变

选取厚度为3.6mm具有典型双峰织构的Zr-4合金板材,利用电子背散射衍射（EBSD）技术对板材冷轧后的织构进行表征,利用粘塑性自洽（VPSC）模型对板材冷轧后的变形机理进行分析。VPSC模型预测了轧制道次数量、每道次压下量以及总变形量对冷轧织构以及变形机理的影响规律,结果表明Zr-4合金板材在冷轧后,织构保持典型的基面双峰织构;轧制道次数、单道次压下量对冷轧后的织构以及变形机理无明显影响;总变形量对冷轧后的织构有明显影响,随着轧制总变形量减小,大部分晶粒的c轴由法向（ND）向宽向（TD）转动;当变形量低于临近变形量39%时,法向科恩系数（Fn）随着变形量的增大而快速增大,柱面滑移开启快速降低,当变形量超过39%时,法向科恩系数（Fn）的增长趋于平缓,柱面滑移的开启趋于稳定。     

温轧工艺对6061铸轧板材显微组织和力学性能影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及万能拉伸机等研究了不同温轧温度及累积压下率对双辊铸轧6061铝合金板材组织性能的影响。结果表明,6061铝合金铸轧板组织主要由耐热相Al0.7Fe3Si0.3、Al9Fe0.84Mn2.16Si及少量强化相Mg2Si组成。合金中第二相随温轧道次递增逐渐由网格状、片状转变为沿轧制方向的线条状,最终变为细小的颗粒状。温轧后,有新的析出相Al0.5Fe3Si0.5产生,且Mg2Si相的数量增多。6061铝合金铸轧板较为适宜的温轧工艺为:370℃轧制+80%累积压下率,此时铸轧板热处理后的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别88.48 MPa,318.76 MPa和20.53%。     

Improving single pass reduction during cold rolling by controlling initial texture of AZ31 magnesium alloy sheet

The AZ31 magnesium alloy sheets obtained by multi-pass hot rolling were applied to cold rolling and the maximum single pass cold rolling reduction prior to failure of AZ31 magnesium alloy was enhanced to 41%. Larger single pass rolling reduction led to weaker texture during the multi-pass hot rolling procedure. The sheet obtained showed weak basal texture, while the value was only 1/3–1/2 that of general as-rolled AZ31 Mg alloy sheets. It was beneficial for the enhancement of further cold rolling formability despite of the coarser grain size. The deformation mechanism for the formation of texture in AZ31 magnesium alloy sheet was also analyzed in detail.     

Dynamic tensile behaviors of AZ31B magnesium alloy processed by twin-roll casting and sequential hot rolling

The dynamic tensile behavior of twin-roll cast-rolled and hot-rolled AZ31B magnesium alloy was characterized over strain rates ranging from 0.001 to 375 s⁻¹ at room temperature using an elaborate dynamic tensile testing method, and the relationship between its mechanical properties and microstructures. It is observed that the sheet has a strong initial basal fiber texture and mechanical twinning becomes prevalent to accommodate the high-rate deformation. The yield strength and ultimate tensile strength monotonically increase with increasing the strain rate, while the strain hardening exponent proportionally decreases with increasing the strain rate due to twinning-induced softening. The total elongation at fracture distinctly decreases as the strain rate increases under quasi-static tension, while the effect of strain rate on the total elongation is not distinct under dynamic tension. Fractographic analysis using a scanning electron microscope reveals that the fracture is a mixed mode of ductile and brittle fracture.     

不锈钢复合板多道次热轧工艺模拟试验研究

应用Marc弹塑性有限元软件建立了不锈钢复合板多道次二维热轧模型。通过对轧制过程温度场、应力场及应变场的计算分析，结合提出的复合界面达到冶金结合的判定条件，给出了确定最小累计变形率的方法，同时结合实验条件制定了合理的轧制规程；通过复合板轧制试验及相关组织性能测试结果分析，验证了在不增加设备损耗和安全使用性能的情况下，通过小的单道次压下率，大的多道次累计变形率的轧制方法可以获得结合良好的不锈钢复合板。     

变形参数对AZ31镁合金板材织构的影响

利用X射线衍射(XRD)方法测量了不同轧制状态,即不同变形温度和变形量条件下AZ31镁合金板材织构的变化特征。结果表明,经过轧制之后的AZ31镁合金板材形成强烈的基面织构;在250℃~400℃范围内,变形温度的升高、变形量的增大都会促进镁合金板材棱柱面、锥面等非基面滑移系的启动,从而影响各织构组分的锋锐程度和板材各向异性的强弱。随着变形温度的升高,镁合金板材的各向异性减弱;变形量的增大,镁合金板材的各向异性增强。     

形变参量和形变温度对微碳深冲钢板织构特征的影响

对生产试制的微碳深冲钢板的热轧、冷轧和退火试样的织构和金相组织进行了分析,描述了非{111}织构的工序演变过程,并与常规的{111}织构的演变过程进行了比较.研究表明,在非{111}织构的演变过程中,热轧终轧温度(FT)和冷轧压下率(CR)体现出对织构比较明显的影响规律.     

润滑对3104铝合金板变形织构的影响

在无润滑(WOL)和润滑(WL)2种轧制条件下,分别对2.3 mm厚的热轧3104铝合金板进行不同压下量的冷轧.应用取向分布函数(ODF)定量计算和分析在不同轧制压下量下润滑对3104铝合金板材沿板厚方向织构演变的影响.结果表明:随着轧制压下量的增加,样品各层的织构组分强度均逐渐增加;无润滑轧制时样品表面层主要织构组分取向密度普遍高于相同压下量下润滑轧制时的取向密度.导致表面层织构组分增强的原因是摩擦引起应变状态改变的结果.     

5A90Al-Li合金超塑性变形过程中的显微组织及微观织构演变

通过采用电子背散射衍射技术研究具有扁平状组织的5A90 Al-Li合金板材在变形条件475℃、8×10^-4S^-1时的显微组织演变。结果表明,在进行超塑性变形前,其显微组织表现为扁平状组织,具有大量的小角度晶界,且初始板材具有明显的黄铜织构{110}（112）。在变形过程中发生了晶粒的长大、晶粒形貌的改变、晶粒取向差的增大以及织构的弱化,而且大角度晶界的含量在流动应力到达最大值后开始逐渐增加。同时,对不同阶段的相关变形机制进行了讨论。超塑性变形初始阶段的主要变形机制为位错运动,随着变形的进行而开始发生动态再结晶,晶粒旋转作为晶界滑移的主要协调机制。在超塑性拉伸的最后大应变阶段,晶界滑移是主要的变形机制。