大晶粒AZ91镁合金的超塑变形行为

研究了晶粒尺寸为 85 μm的大晶粒AZ91镁合金在高温下的超塑拉伸变形行为。结果表明 ,大晶粒AZ91合金能在高温下获得超塑性。在 35 0℃下 ,应变速率为 3× 10 - 4s- 1 拉伸时 ,最大伸长率达2 2 8%。 30 0℃下 4 0 %的预应变可以改善合金在更高温度下的超塑性能。在超塑拉伸变形初期 ,动态再结晶细化了合金的晶粒 ,呈现出细晶超塑的特征 ;随着应变量的增加 ,合金的晶粒长大趋势不明显。大晶粒AZ91合金的超塑性变形机制是晶界滑移控制下的孔洞连接协调机制。     

SPZ钛合金超塑性变形后的微观组织研究

研究了SPZ钛合金的超塑性变形及其变形前后的显微组织。研究结果表明,大塑性变形后,SPZ合金轧棒组织为利于超塑性的细小均匀的等轴组织。SPZ合金在740℃～800℃之间具有超塑性,在760℃,初始应变速率为1.11×10~(-3)s~(-1)时,合金的最大超塑延伸率可达2149％；应变速率为1.11×10.~(-2)s~(-1)时,超塑延伸率仍可达1380％。超塑性变形后的晶粒尺寸比变形前粗大,变形温度越高,晶粒长大程度越大。变形前合金的晶粒尺寸为0.89μm；应变速率为2.22×10~(-3)s~(-1)时,在740℃,760℃,780℃变形后晶粒尺寸分别为1.51μm,2.33μm,3.21μm。SPZ合金超塑性变形的微观机制足以晶界滑动为主,晶内变形以及位错蠕变起协调作用。合金超塑性变形与类流态的关系还有待深入研究。     

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。     

柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的力学性能与加工硬化行为

利用室温单向拉伸实验、EBSD和TEM等手段,研究了柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的力学性能与加工硬化行为,探讨了晶粒尺寸对拉伸变形加工硬化速率和塑性变形能力的影响及其机制.结果表明,柱状晶组织HAl77-2铝黄铜加工硬化速率-真应变关系曲线第2阶段具有显著上升趋势,晶内形成平行分布的小角度亚晶界使位错滑移长度减小并阻碍位错运动是加工硬化速率上升的主要原因,不同于文献报道的等轴晶组织黄铜加工硬化第2阶段形成形变孪晶使滑移长度减小的机制.随着晶粒尺寸的增大,柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的屈服强度和抗拉强度降低,而断后伸长率显著增大,由晶粒尺寸为2.0 mm的70.4%增大到晶粒尺寸为6.0 mm的84.4%.较高的抗塑性失稳能力和较好的晶内变形均匀性是大晶粒柱状晶试样具有更优塑性变形能力的主要原因.     

晶粒尺寸及取向对AZ31合金板材室温拉伸塑性变形与断裂机制的影响

对AZ31镁合金轧制态板材分别在473~673 K温度范围退火1 h以获得不同初始显微组织。通过金相显微镜、背散射电子衍射分析(EBSD)和力学试验机,研究晶粒尺寸和取向分布对合金板材室温单向静拉伸过程塑性变形和断裂机制的影响。结果表明,晶界取向角呈连续分布有利于晶粒协调塑性变形。随着晶粒尺寸的降低,晶界对室温塑性变形的贡献增大,晶界与位错滑移和孪生的交互作用增强。对于取向角均呈连续分布的473 K和573K退火态板材,平均晶粒尺寸分别为3.6μm和9.5μm,塑性变形主导机制由晶界滑动和位错滑移转变为晶界滑动、位错滑移和孪生,断裂机制由微孔聚集型转变为微孔聚集型和解理型混合型断裂方式。673 K退火态板材的平均晶粒尺寸达22.9μm,塑性变形主导机制为位错滑移和孪生。此时,由于晶界取向角呈离散分布,晶粒协调塑性变形能力差,断裂机制转变为解理断裂。     

Mg-Gd-Y-Zr合金热轧板材的粗晶超塑性行为与微结构

对初始晶粒度为66μm的轧制板材在不同温度和不同变形速率下进行超塑性拉伸实验,研究Mg-Gd-Y-Zr合金粗晶热轧板材的超塑性行为与微结构特征。在温度为435℃、应变速率为5×10-4s-1的变形条件下获得的最大伸长率为380%,应变速率敏感系数为0.56。合金的表观变形激活能高于镁的晶界扩散激活能或晶格扩散激活能;合金的超塑性变形机制为晶格扩散控制的位错协调晶界滑动机制。微结构分析结果表明:第二相钉轧晶界,较软的不规则块状的β相承受了部分塑性变形。     

电流密度对Ni-Fe纳米合金微观结构及性能的影响

通过电沉积制取大块Ni-Fe纳米合金,利用XRD、TEM、SEM等研究了Ni-Fe纳米合金(平均晶粒尺寸约20 nm)的微观结构和变形机制,用单向拉伸试验机(MTS810)测试单向拉伸性能,表明这种合金的抗拉强度近2 GPa,伸长率可达10.9%.Ni-Fe纳米合金对应变速率敏感较小,塑性变形导致了合金的晶粒长大,同时变形孪生和位错运动也起到一定作用.试验结果表明,纳米合金的塑性变形受晶界活动的影响.     

镁合金塑性变形机制

针对不同晶粒尺寸的镁合金AZ31及添加稀土Ce或Nd的AZ31Ce/AZ31Nd的轧制变形行为,探讨了滑移、孪生和晶界滑动三种变形机制在镁合金塑性变形过程中的作用.结果表明:多种变形机制共同作用可提高镁合金在热变形时的塑性变形能力;合金热变形及再结晶退火后,在平均晶粒尺寸为50 μm以上的大晶粒中,变形机制以滑移和孪生为主,位错运动和增殖会使位错在变形过程中互相缠结、钉扎以及受晶界的阻碍而终止运动;孪生容易发生在不利于滑移的晶粒中促进塑性变形;在5～20μm的小晶粒中,晶界滑动机制发挥了重要作用,它可以协调大尺寸晶粒的变形而对提高镁合金变形能力起有益的补充作用.     

粗大晶粒TA2纯钛的准静态拉伸行为及其机制

采用OM、SEM、EBSD等方法对41、63、323μm3种晶粒尺寸TA2纯钛的准静态拉伸行为及其机制进行研究。结果表明:晶粒粗化导致TA2具有更高的均匀变形能力。究其原因,晶粒尺寸越大,变形时孪晶活性越强。孪晶界起到分割晶粒的作用,可减少位错有效滑移距离,阻碍位错运动,故对材料的整体应变硬化率起到正向作用。当晶粒尺寸由41μm增至323μm左右时,应变硬化率曲线可由持续降低趋势转变为降-升-降3阶段变化趋势。粗大晶粒中孪晶所引发的高应变硬化率是TA2呈现高均匀变形能力的根本原因。     

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.     

快速变形法细化TiAl晶粒

探讨了快速变形法细化钛铝合金晶粒。铸态ＴｉＡｌ合金不仅晶粒粗大而且成分偏析严重，通过对其进行第一次快速锻造变形及热处理后，绝大部分粗大晶粒可以得到细化，但仍残留少量粗大晶粒。随后再继续对其施以第二次快速锻造变形及热处理，使残存的粗大晶粒全部得到细化。经过晶粒细化，ＴｉＡｌ合金具有理想的力学性能     

塑性变形对AZ31镁合金组织性能的影响研究

由于镁是密排六方结构,只有有限的滑移系,又缺乏有效的强化相,限制了镁合金的工程应用.本文通过不同温度下镁合金的塑性极限变形量来分析镁合金强度和塑性的影响因素.通过实验研究了塑性变形对AZ31合金组织和性能的影响.结果表明,在350℃下镁合金的极限变形量可达到79%,在不同压缩变形下,变形量越大,晶粒越细,分布越均匀.变形量达到70%时,晶粒尺寸基本为2～3 μm.     

SEVERE PLASTIC DEFORMATION TECHNIQUES

1.~onTheinterestindevelopmentoftiltwhnegrainsizeincreasedinrecentyearsforlowtemperaturehighstrainratesuperplasticityofaluminumalloysandsuperstrongsteelswithoutlossoftoughness.Theultimatendcrostmctureinaspecimenisdetendnedlargelybytheflowpatternsduringstrain.Whenlargestrainisused(morethan3),multipleflowpatternsusuallyoccurexceptfortorsion.Thesemtiltipleflowpatternsareobtainedbychangingthedirectionofdeformation.Normalplanestrainhasasingledirectionofdeformationandistypicallylimitedtoamaximumstrai…     

纳米金属材料的强度与晶粒尺寸的关系

传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合H-P关系,然而,对于纳米金属材料,随着晶粒尺寸的减小,强度与晶粒尺寸的关系不符合H-P关系.这与纳米材料晶界(包括三叉晶界、四方晶界或晶隅)所占的体积分数有很大关系.对此,通过几种修正模型对该问题进行了分析.     

剪切面显微组织及板材细晶化新工艺

采用金相显微镜和扫描电镜研究Cu-9Ni-2．3Sn（C72500）合金经剪切变形后合金切面的微观组织以及随后在550℃退火2h后切面的组织变化。结果表明：经剪切变形后,切面处形成一种独特的带状变形孪晶和蜂窝状变形组织,且存在挤压、扭折等多种变形机制的作用：合金在550℃退火2h后,切面出现许多再结晶晶粒,且在承受剪床切口的一边再结晶晶粒非常细小,相当于冷轧变形80％后的再结晶晶粒尺寸。根据这种现象,以异步轧制和板材连续剪切变形技术（C2S2）为基础,提出一种金属板材利用剪切变形配以适当热处理来细化晶粒的构想,有望在材料加工领域实现新的突破。     

冲击疲劳循环形变阶段的晶界行为

研究了低碳钢在低周冲击疲劳循环变阶段的晶界行为,用扫描电子显微镜对试样表面进行了观察,结果表明晶界表出如下特征,滑移线既可连续地跨越晶界,也可受阻于晶界并形成台阶,晶界发生诸如增粗,消失等现象,伴随着形变过程,出现新的亚晶界,晶界的既阻碍滑移,又激发次滑移系开动,讨论了产生这些现象的可能机制。     

一种细晶强化金属材料新方法的研究

晶粒细化是提高金属材料综合力学性能的重要手段之一，通常采用的方法有添加细化剂、快速凝固、振动凝固等铸造方法，以及等通道挤压、累积叠轧焊、异步轧制等塑性变形方法。本文提出一种将剪切变形与传统挤压变形合二为一的挤压方法——不对称挤压方法，即将挤压模口设置在偏离中心的位置上，利用挤压时的较大静水压力和不对称挤压时的剪切变形来细化金属的组织。试验以2A12和2A50铝合金为研究对象，分析研究了不对称挤压前后试样的内部组织、力学性能以及制品的表面质量，考察不对称挤压法的可行性，从而探讨一种可工业化生产的细化组织、提高强度、改善韧性的新的挤压方法。     

超塑变形中的晶粒形状效应

本文讨论了在TMT处理中影响晶粒形状的因素及晶粒形状的控制方法,重点分析了晶粒形状对材料超塑变形的影响.首先讨论了轴比对超塑变形主要机制,晶界滑移速度,以及各机制对总变形贡献的影响,进而讨论了轴比对超塑变形区间转变行为的影响.提出了超塑变形的临界轴比概念.并采用Al-Zn-Mg合金对理论分析结果进行了验证.     

SPD制备纳米/超细晶金属材料的成形方法

为了探索SPD法制备纳米/超细晶金属材料的新工艺方法,对ECAP、HP1等经典工艺方法制备纳米/超细晶金属材料的晶粒细化特点进行了分析,结果显示目前SPD工艺存在的问题主要表现在:成形效率低、变形过程中出现疲劳裂纹、制件尺寸小、显微组织不均匀.指出今后SPD的研究应从晶粒细化机理和纳米结构与材料性能的关系等方面展开.     

Superplasticity in fine-grained AZ61 magnesium alloy

The effect of grain refinement on the superplasticity of ingot-processed magnesium alloy was investigated. From the AZ61 material with a linear intercept grain size of 5 μrn, which was obtained by the multi-rolling process at an elevated temperature, tensile elongation over 400% could be achieved at 10^-3s^-1 at 400°C with a maximum value of 560% at 2x10^-4s^-1 at the same temperature. It was found that grain boundary diffusion controlled grain boundary sliding and pipe diffusion controlled slip creep govern the plastic flow at low and high strain rate ranges, respectively. A deformation map for pure magnesium was constructed to examine the effect of grain size and flow stress on deformation behavior at elevated temperature. The superplastic formability of Mg alloys was demonstrated by forming an AZ61 sheet into a hemi-sphere.