GH720Li合金铸锭热加工过程中的组织演变行为

采用扫描电子显微镜和定量显微图像仪分析研究了GH720Li合金铸锭在热加工过程中的组织演变特性.针对高强化难变形高温合金热加工性能差的特点,采用复合包套技术成功完成了GH720Li合金铸锭的轧制开坯.结果表明:采用先进技术提高了GH720Li合金铸锭的热加工塑性,有效改善了合金γ'相组织状态,并析出了多种不同形貌的γ'相,而经过热处理后合金γ'相的大小、数量、形貌及分布状态也发生了变化.     

热连轧GH4169合金的点阵常数与蠕变性能

通过对热连轧GH4169合金进行热处理、组织形貌观察、点阵常数测定及蠕变性能测试,研究热连轧GH4169合金的点阵常数与蠕变行为。结果表明:热连轧GH4169合金主要由γ基体、γ′和γ″相组成,经标准热处理后,合金中部分粒状γ′相重溶,且又在基体中析出扁平状γ″相;经X射线衍射分析表明,与热连轧合金相比,THR-ST-GH4169合金中γ基体、γ′和γ″相的点阵常数较小,但各相之间具有较大的晶格错配度,可有效阻碍位错运动,是合金具有较高蠕变抗力和较长蠕变寿命的重要因素之一;在蠕变期间,热连轧合金的主要变形机制为位错的双取向滑移,而在THR-ST-GH4169合金中,可形成形变孪晶和发生位错滑移。     

固溶处理的热连轧GH4169合金的组织与蠕变特征

通过对热连轧GH4169合金进行固溶和时效处理、组织形貌观察和蠕变性能测试,研究了固溶和时效处理合金的组织结构和蠕变特征。结果表明,经固溶和时效处理合金由较大尺寸晶粒组成,并具有明显的孪晶特征,且细小γ′、γ″相在晶内弥散析出,可提高合金的蠕变抗力;在实验应力和温度范围内,测得该合金的蠕变激活能为537.8kJ/mol,且对施加应力和温度具有敏感性;在蠕变期间,热连轧GH4169合金的变形特征是位错的单双取向滑移和孪晶变形,随着蠕变进行,裂纹沿晶界萌生和扩展到发生沿晶断裂是该合金的蠕变断裂机制。     

热变形Ti-45Al-7Nb-0.3W合金的显微组织与力学性能

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验研究热变形(锻造、轧制)Ti-45Al-7Nb-0.3W(原子分数/%,下同)合金的显微组织与力学性能。结果表明:铸态Ti-45Al-7Nb-0.3W合金为近层片组织,主要由α2/γ层片晶团及分布在层片晶团周围的少量γ相和β相组成,层片晶团平均尺寸为100μm;经热包套锻造后,层片晶团发生破碎、扭折,并且室温抗拉强度较铸态提高了77MPa,800℃抗拉强度提高了36MPa;该锻态合金经热包套轧制后,合金组织转变为细小的双态组织,平均晶粒尺寸为25μm,合金力学性能进一步提高,其中室温抗拉强度提高到603MPa,伸长率为1.0%,800℃抗拉强度提高到716MPa,伸长率为3.6%。     

GH4175合金固溶过程中γ相晶粒长大与γ′相回溶规律研究

目的 研究固溶处理工艺参数对GH4175合金微观组织演化的影响。方法 对挤压态的GH4175镍基高温合金进行亚固溶处理,通过定量分析,明确不同固溶处理制度对合金γ相晶粒尺寸、γ′相尺寸和体积分数的影响规律。结果 合金在1 145~1 160 ℃固溶60 min时,γ相晶粒尺寸从6.58 μm长大到32.08 μm,γ′相尺寸从1.20 μm减小到1.14 μm,γ′相体积分数由5.25%下降到0.53%;加热温度为1 155 ℃、保温时间为15~ 120 min时,γ相晶粒尺寸从7.76 μm长大到34.10 μm,γ′相尺寸从1.07 μm长大到1.56 μm,γ′相体积分数由2.84%下降到1.37%。结论 随着加热温度的升高和保温时间的延长,γ相晶粒尺寸增大,γ′相的体积分数降低,γ′相尺寸随加热温度的升高而减小、随保温时间的延长而增大。加热温度超过1 150 ℃时,γ′相发生不连续回溶,晶粒的长大速度加快。     

均匀化和均匀化后处理对GH742合金γ′相的影响

采用电子探针(EPMA)对GH742铸锭未经任何处理和均匀化后两种状态下的主要合金元素做了定量分析,并使用SEM扫描电镜对GH742铸锭三种不同状态下γ′相作了比较.结果表明:铸锭原始态存在偏析,γ′相在枝晶间和枝晶干处形状、尺寸差别较大,总体上尺寸较小;经均匀化后无粗大γ′相存在;均匀化后特殊处理部分γ′相尺寸增大,热加工塑性有明显提高.     

冷却方式对热连轧GH4169合金组织与蠕变行为的影响

通过对不同方式冷却的热连轧GH4169合金进行直接时效处理、蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了冷却方式对热连轧GH4169合金的组织结构与蠕变行为的影响。结果表明:"水冷"HCR-GH4169合金经直接时效后,其组织由细小晶粒组成,大量细小γ′,γ″相在晶内弥散析出,可提高合金蠕变抗力,而"空冷"热连轧合金晶粒尺寸较大,且在基体中析出的γ′,γ″两相的数量明显减少;在实验条件下,"水冷"热连轧合金经直接时效后具有较好的蠕变抗力和较长的蠕变寿命;热连轧及直接时效合金在蠕变期间的变形机制是位错在基体中发生单、双取向滑移和孪晶变形,在蠕变后期,裂纹在晶界处萌生和扩展,并发生沿晶断裂是合金的蠕变断裂机制。     

GH4169合金细晶棒材的连轧工艺及其组织与性能

介绍了最新引进的我国第一套高合金钢连轧生产线及其所生产的GH4169合金φ20~φ55mm热轧细晶棒材的组织与性能。与传统的横列式轧机轧制的同规格棒材相比,该连轧工艺更易于获得晶粒均匀、适量δ相合理分布的细晶棒材;在所研究的规格范围内,晶粒度可稳定控制在10级左右,且工艺更稳定可控。因而,其轧棒具有更优良稳定的综合性能。同时产品尺寸精度和成材率均有较大幅度的提高。     

GH4720Li合金粗晶组织热变形细化预测研究

目的 研究不同变形参数下GH4720Li合金动态再结晶行为，建立GH4720Li合金粗晶组织动态再结晶细化的预测模型，为铸态初轧GH4720Li合金锻造工艺参数制定、粗晶组织消除、细晶组织获得提供理论支撑。方法 在温度为1 030~1 150 ℃、应变速率为0.01~10 s⁻¹条件下，对铸态初轧GH4720Li合金粗晶组织进行了热压缩实验，分析了不同变形参数下合金的动态再结晶行为。研究了合金动态再结晶演化机制，构建了GH4720Li合金粗晶组织动态再结晶预测模型和晶粒尺寸模型，并结合实验对模型的准确性进行了验证。结果 在合金热压缩过程中，流变应力表现出明显的加工硬化、动态回复和动态再结晶软化平衡特征，粗晶组织动态再结晶细化程度可以通过流变应力变化间接反映。根据应力–应变数据计算得到合金的热变形激活能为1 230.48 kJ/mol，确定了Z参数与峰值应变和临界应变之间的关系，发现峰值应变和临界应变与Z参数均呈线性关系。通过观察合金微观组织发现，在变形过程中发生了非连续动态再结晶和连续动态再结晶，2种变形机制共同影响着粗晶组织的演化，所建立的动态再结晶细化模型和动态再结晶晶粒尺寸模型与实验值最大相对误差仅为8.5%和8.9%。结论 所建模型的预测结果与实验结果基本一致，模型预测值具有较高的准确性，可以利用所建模型对合金动态再结晶细化进行定量预测。     

GH4720Li合金中析出相的研究进展

GH4720Li高温合金因其具有良好的高温强度、抗疲劳和抗腐蚀性能以及长期组织稳定性,被广泛应用于高性能航空发动机涡轮盘等转动部件。本文归纳了GH4720Li高温合金中γ′相的作用机理和演变规律,并分析了γ′相与高温性能之间的关联性和γ′相与残余应力的交互影响规律。此外,还综述了GH4720Li高温合金的改型研究进展,展望了未来分区控冷技术和双组织双性能盘制备技术在高温合金中的应用。     

初始晶粒尺寸对高温交叉轧制镁合金板材组织和力学性能的影响

目的 揭示晶粒尺寸对多道次高温交叉轧制AZ31镁合金板材组织和力学性能的影响规律及机制.方法 通过对不同初始晶粒尺寸的镁合金板材进行高温交叉轧制变形及热处理,获得不同状态的镁合金板材,采用金相显微分析、X射线衍射(XRD)分析及室温拉伸实验等手段研究镁合金板材的晶粒组织(形态、尺寸、取向)及力学性能.结果 经过多道次交叉轧制后,不同初始晶粒尺寸的板材均发生了孪生现象,但粗晶板材的晶粒尺寸仍明显大于细晶板材.退火处理后,细晶退火态板材组织均匀性较好,而粗晶退火态板材的组织虽有细化,但并不均匀.随着交叉轧制次数的增加,两种板材内非基面取向晶粒都有所增加.退火后粗晶板材中非基面取向晶粒更多.结论 晶粒细化和晶粒取向强化导致退火后的交叉轧制细晶镁合金板材具有更高的强度.粗晶板材伸长率较高主要与其具有更多的非基面取向晶粒有关.     

An improved process for grain refinement of large 2219 Al alloy rings and its influence on mechanical properties

The large 2219 Al alloy rings used to connect propellant tank components of a satellite launch vehicle to each other are conventionally manufactured by radial-axial ring rolling at 460°C with 50% deformation,but often suffer from coarse elongated grain and low ductility. An improved process(hot ring rolling at460°C with 30% deformation, then air cooling to 240°C, followed by ring rolling at 240°C with 20% deformation) was tested for ring manufacturing. The corresponding microstructure evolution and mechanical properties of the produced rings were studied. The results show that the improved process can successfully be applied to manufacture the large 2219 Al alloy rings without formation of macroscopic defects,resulting in a product with fine and uniform grains after heat treatment. The fracture mechanism of both rings was mainly intergranular fracture. With the resulting grain size refinement due to the improved process, more homogeneous slip occured and the crack propagation path became more tortuous during the tensile testing process. Thus, the elongation in all three orthogonal directions was greatly improved,and the axial elongation increased from 3.5% to 10.0%.     

Zn层添加AZ31/7075合金复合成形工艺及组织与性能研究EI北大核心CSCD

通过在异种材料界面添加厚度为100μm的Zn箔,采用预挤压与孔型轧制复合工艺成功制备出AZ31/7075复合材料,并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)对复合界面进行表征及显微硬度测试,探究Zn过渡层在挤压复合孔型轧制过程中对产品的影响。结果表明:7075硬质铝合金芯部可细化AZ31镁合金,引入Zn过渡层可减少或者避免镁铝系金属间化合物生成;挤压及变形温升使Mg-Zn互扩散形成的低熔点共晶相熔化,同时加速元素自固相向液相扩散;然而降温冷却使Mg-Zn扩散层易出现不连续裂缝,但后续孔型轧制可显著改善;Mg-Zn扩散层经变形生成的MgZn_(2)金属间化合物具备较高的显微硬度(161HV),但Mg-Zn扩散层变形后厚度则较薄,结合层整体硬度变化不明显。     

高Nb-TiAl合金的高温变形行为及其板材的性能

对高Nb-TiAl合金进行多步热压缩,研究其高温变形行为及其板材的性能。结果表明,热压缩变形后高Nb-TiAl合金的组织中等轴γ晶粒和α晶粒的增多、层片晶团的体积分数和尺寸降低,使其变形能力提高。根据这些结果确定了最优轧制工艺为应变速率低于0.5 s^-1、道次变形量前期应不高于25%、变形温度高于1150℃。选用上述工艺对其其进行5道次大变形量轧制,制备出表面质量良好、无缺陷的高Nb-TiAl合金板材,其尺寸为600 mm×85 mm×3 mm。这种板材具有双态组织,平均晶粒尺寸小于5 μm,其室温屈服强度、抗拉强度和塑性分别为948 MPa、1084 MPa和0.94%,800℃下抗拉强度为758 MPa。     

Effect of rolling strain on microstructure and tensile properties of dual-phase Mg–8Li–3Al–2Zn–0.5Y alloy

This study was conducted to discuss the effect of rolling strain on microstructure and tensile properties of dual-phase Mg–8Li–3Al–2Zn–0.5Y (wt%) alloy, which was prepared by casting, and then homogenized and rolled at 200?°C. The rolling process was conducted with 10% reduction per pass and five different accumulated strains, varying from 10% to 70%. The results indicate that the as-cast and as-rolled Mg–8Li–3Al–2Zn–0.5Y alloys are composed of α-Mg, β-Li, AlLi and Al₂Y phases. After rolling process, anisotropic microstructure was observed. α-Mg phase got elongated in both rolling direction and transverse direction with the addition of rolling strain. Consequently, the strength of the alloy in both directions was notably improved whereas the elongation declined, mainly caused by strain hardening and dispersion strengthening. The tensile properties of the as-rolled alloys in the RD, no matter the YS, UTS or the elongation, are higher than those of the TD due to their larger deformation strain and significant anisotropy in the hcp α-Mg phase. In addition, the fracture and strengthening mechanism of the tested alloys were also investigated systematically.     

Fine-grained alloys by thermomechanical processing

Grain refinement during thermomechanical processing is conventionally achieved by discontinuous recrystallization. However, techniques involving severe deformation which increase the grain boundary area and can result in a micron-scale grain size by a process of continuous recrystallization have been developed. Various methods which are based on control of the deformation conditions and cooling rate during hot rolling of steels have utilised the α–γ phase transformation to produce micron-grained ferrite. Ultra-fine-grain structures exhibit interesting mechanical properties, and in certain cases a large amount of strengthening may be achieved with little or no reduction in ductility.     

GH4169合金楔横轧加工过程中动态再结晶及织构演变

为研究GH4169合金楔横轧加工过程中动态再结晶及织构演变规律,采用金相显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)对30%,50%两种断面收缩率下GH4169合金楔横轧件表层与心部的微观组织、晶体取向及织构进行分析。结果表明:GH4169合金楔横轧加工过程中,随着动态再结晶的发生,晶体取向逐渐变得随机化分布;轧制表层大角度晶界数量较轧件心部多,轧件表层织构强度变化不大,心部织构强度明显增强;经过楔横轧变形后织构发生转动,原始态织构类型为{001}〈110〉,{111}〈110〉,{111}〈011〉,轧制后主要织构类型为{001}〈010〉,{112}〈110〉,{110}〈111〉,{110}〈112〉;GH4169合金楔横轧件动态再结晶及织构演变规律是由楔横轧特殊变形特点决定的。     

等通道转角挤压制备超细晶材料的研究与发展

等通道转角挤压(Equal channel angular pressing,ECAP)是大塑性变形制备超细晶材料的方法之一,具有大晶粒尺寸的材料可以在室温下挤压达到超细晶尺度。从ECAP模具参数、工艺条件影响因素、模具及制备方法改进、细化机理、制备的超细晶材料组织稳定性及性能方面进行总结,并结合部分研究结果可知,ECAP模具正在不断被优化和改进,复合挤压技术不断出现,目前已实现超细晶材料的连续ECAP挤压制备技术。等通道转角挤压的晶粒细化主要是由于剪切力的作用和第二相粒子的作用,ECAP晶粒细化机理及组合工艺的研究是目前研究的热点。超细晶材料在不同领域的应用对其性能提出的更高要求,对其大塑性变形制备技术本身也是挑战。     

GH141合金环形锻件轧制工艺参数的研究

采用小环模拟的方式，研究了ＧＨ１４１合金轧制工艺参数中变形温度、变形程度对合金组织性能的影响，总结了ＧＨ１４１合金环形锻件的轧制工艺参数。     

Surface nanocrystallization of Ni3Al by surface mechanical attrition treatment

The mechanical property and microstructure evolutions of Ni₃Al intermetallic compound subjected to surface mechanical attrition treatment (SMAT) were investigated in relation to surface nanocrystalization. Grain size in topmost surface of SMATed Ni₃Al alloy was refined to a minimum size of about 10 nm, and then increased with the enhancement of the depth from surface to matrix. The original ordered L1₂ phase transformed to Ni (Al) solid solution with a disordered face-centered cubic structure. The maximum nanohardness of the deformed Ni₃Al alloy was near 12 GPa. The microstructure evolution including the variation of defects during the SMAT as well as post-annealing processes showed that the surface nanocrystallization of Ni₃Al intermetallic compound was predominantly controlled by dislocations which divided the coarse grains. The different microstructures at each sublayer illustrated that the nanocrystallization process was decided by the accumulated energy resulted from plastic strain.