蒙皮拉形中橘皮缺陷的研究进展

飞机蒙皮加工多采用拉形工艺,在生产实践中,经常在表面产生类似橘皮的表面缺陷,又称橘皮缺陷。蒙皮拉形中橘皮缺陷的形成与材料的微观不均匀性、变形织构以及相邻晶粒的相互作用有关,受到应变量、应变路径以及板料的晶粒尺寸、晶格结构、晶粒取向等多种因素的共同影响。针对橘皮缺陷的危害、形成机理、影响因素、工艺优化等方面进行总结,并对未来橘皮缺陷的研究方向进行展望。     

LD2合金纺织芯子管表面缺陷分析

LD2合金纺织芯子管的生产经热挤压、冷轧、淬火、拉伸整径和时效等工序。淬火管材经拉伸整径时发现部分管材出现粗糙表面。组织检查发现,管材表面粗糙属桔皮组织缺陷,桔皮组织的产生与晶粒粗大和较大冷变形有关。试验表明,LD2合金纺织芯子管粗大晶粒是在淬火加热时产生的,是由于加热速度慢所致,调查和测量指出,芯子管实际生产时,淬火加热速度为14℃/分,晶粒尺寸为0.45毫米,管径整径变形量为9%,出现了明显的桔皮组织。当增加加热速度,使晶粒尺寸减到0.3毫米,或者将整径变形量减少到5%,可以完全消除桔皮组织。假若晶柱尺寸和整径变形量同时减少,即使稍大于上述数字,也可获得满意的结果。     

直径方向上仅有几个晶粒时纯镍丝材的拉伸变形行为（英文）

研究纯镍丝材单向微拉伸塑性变形过程中的流动应力和非均匀变形行为尺寸效应。实验发现,流动应力随晶粒尺寸的增加(或直径方向上晶粒数量的减少)而降低,而非均匀变形程度增加。当直径方向上少于9.3个晶粒时,流动应力随晶粒尺寸增加而快速降低。通过引入晶界尺寸因子构建介观尺度材料本构模型揭示丝材微拉伸流动应力尺寸效应。结果表明,断裂应变和断裂应力随着晶粒尺寸的增加而减小。当试样直径方向上少于14.7个晶粒时,断裂应变和断裂应力快速降低,表明微拉伸过程中的非均匀变形程度随着直径方向上晶粒数量的减小而增加。当试样直径方向上的晶粒数量减少时,断口形貌变得越来越不规则。从材料微观组织分布方面分析了不规则断口形貌的形成机理。     

SA508-3钢初始晶粒度对热变形后微观组织的作用规律

为研究初始晶粒度对SA508-3钢热变形后微观组织的作用规律,将Φ10mm×15mm圆柱形试样置于电阻加热炉中加热并保温不同时间,以获得不同的初始晶粒度。运用面积法测得保温0min、30min和60min后的微观组织晶粒尺寸分别为650μm、950μm和1200μm。设计并进行了楔形试样高温镦粗实验,研究了SA508-3钢不同初始晶粒度在热变形过程中的动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸的演化规律。结果表明,当楔形试样压下率为50%时,不同初始晶粒尺寸对发生完全动态再结晶的临界应变有较大影响,初始晶粒尺寸越大,发生完全动态再结晶的临界应变越大。当动态再结晶完全发生时,3种不同初始晶粒尺寸对应的热变形后平均晶粒尺寸分别约为70μm、73μm和75μm。表明当变形量超过临界应变促使发生完全动态再结晶时,初始晶粒尺寸基本不影响热变形后的晶粒尺寸。     

大型奥氏体不锈钢锻件的晶粒尺寸控制北大核心CSCD

针对大型F316H奥氏体不锈钢锻件塑性变形抗力大,锻造工艺不当易导致开裂、粗晶和混晶等难题,开展晶粒粗化实验、高温拉伸和高温压缩实验,以研究材料晶粒的长大规律、热塑性及临界变形量对动态再结晶的影响。实验结果表明:当变形温度高于1050℃时,晶粒尺寸随着保温时间的延长不断增大,变形温度越高,晶粒尺寸长大趋势越明显。随着变形温度的升高,材料的抗拉强度逐渐变小,塑性抗力逐渐减小。同一变形温度下,随着变形程度的增加,动态再结晶程度随之增大。相同变形量下,随着变形温度的升高,动态再结晶更充分,晶粒尺寸更为细小,晶粒数量大幅增加。根据实验结果制定了直径为Φ5800 mm的管板锻件的锻造工艺,经实际生产验证,取得了较好的实施效果。     

塑性变形引起自由表面粗化的研究现状

介绍了表面形貌的表征方法,并对塑性变形引起表面粗化的机理及影响因素进行阐述。表面粗化是由晶粒内的位错滑移和晶粒间的不均匀变形引起的,其中晶粒间的不均匀变形是表面粗糙度值的主要影响因素。塑性变形引起的表面粗糙度值与变形量及材料的晶粒尺寸大小呈线性关系,而且与变形材料的晶体结构类型和晶粒的取向有关。     

800 MPa级冷轧热镀锌双相钢的微观变形行为

利用透射电镜和EBSD技术对拉伸过程中800 MPa热镀锌双相钢的微观变形行为进行了研究,主要分析了不同变形量下的形变位错组态、铁素体形貌、马氏体形貌、铁素体晶粒尺寸和微观晶粒取向。研究结果表明:随着变形量的增加,铁素体晶粒内位错密度不断增加,进而产生缠结并形成位错胞;此后随着变形量的继续增大,位错胞数量增多,尺寸变小。随着变形量的增加,铁素体晶粒尺寸不断变小,当变形量为11%时,铁素体晶粒不再是规则的等轴形状,大部分的晶粒尺寸不到1μm;拉伸过程中,越来越多的位错塞积将大的铁素体晶粒分割成许多小尺寸的位错胞,导致大角度晶界比例下降,小角度晶界比例上升。     

Er、Zr微合金化5083铝合金的超塑性

针对5E83合金(Er、Zr微合金化5083合金),采用超塑性拉伸试验、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM),探究了Er、Zr微合金元素、晶粒尺寸、变形温度、应变速率对合金超塑性的影响。通过再结晶退火、空冷和水冷的搅拌摩擦加工(FSP),分别获得了晶粒尺寸为7.4、5.2、3.4μm的完全再结晶组织,作为初始状态进行超塑性拉伸。结果表明,初始晶粒尺寸越细小,超塑性伸长率越高。当晶粒尺寸>5μm时,超塑性变形过程晶粒粗化缓慢,细化初始晶粒可显著提高超塑性;而当晶粒尺寸<5μm时,超塑性变形过程晶粒粗化严重,进一步细化初始晶粒对超塑性的提高有限。不同变形温度、应变速率的超塑性拉伸结果显示在变形温度为450～540℃、应变速率为1.67×10^-4～1.67×10^-1 s^-1,超塑性伸长率随变形温度和应变速率的提高呈现先上升后下降再上升的趋势;变形温度为520℃、应变速率为1.67×10^-3 s^-1条件下,水冷FSP态合金获得最大伸长率330%...     

热轧变形量对7085铝合金微观组织与力学性能的影响

实验研究了热轧变形量对7085铝合金微观组织、力学性能及位错密度的影响。结果表明,增加热轧变形量能显著影响合金的微观组织和力学性能。随着轧制变形量的增加,合金内部引入大量位错并在晶界处形成位错塞积,合金再结晶程度逐渐增大(当变形量达到80%时,发生完全再结晶),晶粒被显著拉长,晶界处的粗大第二相被破碎,时效态平均晶粒尺寸减小,室温强度增大。而当轧制变形量增加到90%时,晶粒逐渐粗化,导致室温强度有所降低。通过X射线衍射分析数据计算可知,当变形量达到80%时,合金内位错密度最高,位错对强度的贡献也达到峰值。     

预拉变形量对2219铝合金固溶处理后晶粒度的影响

针对运载火箭贮箱2219铝合金瓜瓣拉形成形过程中的粗晶问题,为制定合理的2219铝合金瓜瓣多道次拉形成形工艺,将退火态平板拉伸试件预拉到不同变形量后进行固溶处理,然后测定其晶粒度,建立固溶处理前预拉变形量和晶粒度之间的关系曲线,研究固溶处理前预拉变形量对2219铝合金固溶处理后晶粒度的影响。结果表明,不同固溶处理前预拉变形量对固溶热处理后晶粒尺寸影响显著,且存在一个临界变形量,预拉变形量小于3%时,晶粒尺寸与原始晶粒尺寸相当;当预拉变形量处于3%～5%区间时,随着预变形量的增大,晶粒尺寸不断增大。     

拉伸变形对Hastelloy C-276合金组织与力学性能的影响

采用金相(OM)、电子背散射衍射(EBSD)以及拉伸实验等技术手段研究了不同变形量条件下Hastelloy C-276合金薄板的组织演化特征和力学性能。结果表明:变形量小于14%时,位错优先在晶界附近塞积,并产生局部应变集中;变形量在14%~30%范围内,孪晶界附近及晶粒内部产生大量位错,位错滑移引起晶粒内部应变集中增强;变形量由0%增加至30%,晶界应变集中程度因子先增大后减小,变形量为14%时晶界应变集中程度因子最大。利用Ludwigson模型回归拟合了不同变形条件下的真应力-真应变曲线,随变形量的增加,材料的加工硬化程度提高,加工硬化速率减小,发生单滑移向多滑移转变的临界应变减小。     

不同轧制工艺参数条件下AZ31镁合金孪晶和织构的演变规律及其对力学性能的影响（英文）

为了考察轧制工艺参数对板材显微组织和力学性能的影响,通过不同温度和轧制变形量的热轧工艺得到具有不同晶粒尺寸、基面织构强度和孪晶类型的AZ31镁合金轧制板材。拉伸孪晶、压缩孪晶和双孪晶的体积分数与AZ31镁合金轧制板材的晶粒尺寸有关。当轧制温度为523 K、轧制变形量为10%时轧制得到的板材,三种类型孪晶的体积分数最高,此时晶粒尺寸最大。在轧制温度分别为523和473 K时,板材发生完全动态再结晶的临界变形量分别为30%和40%。拉伸实验结果表明:随着轧制变形量的增加,在第一阶段,轧制后板材屈服强度的提高主要依赖于晶粒细化强化和织构强化;当晶粒尺寸随变形量的增加不再发生明显的细化时,板材的屈服强度主要受织构弱化的影响。     

一种近β型钛合金Ti12LC热变形过程的微观组织研究

对一种近β型的两相钛合金Ti12LC进行了热变形实验研究。采用差热实验分析了该合金的相变点温度。通过热模拟压缩实验,研究了变形温度、应变速率和变形量对该合金微观组织的影响。结果表明,随着温度的变化,初生α相的形态和数量发生改变,当上升到相变温度点以上时,β晶粒的粗化明显;随着应变速率的降低,合金内部动态再结晶充分,晶粒均匀细小,但过低的应变速率又会引起组织粗大;随着变形量的增加,条状α相含量相对增多,组织球化明显,且针状β转变组织含量减少,组织相对更加均匀;在变形量小于75%且不发生变形失稳的缺陷下,通过更大的变形量能获得更好的微观组织。     

TWIP钢中晶粒尺寸对TWIP效应的影响

冷轧TWIP钢经1073,1173,1273和1373K固溶处理10min后,得到了晶粒尺寸分别为7,13,30和63μm的奥氏体组织.拉伸实验表明,随着晶粒尺寸的增加,加工硬化速率(dσ/dε)与真应变(ε)的变化关系由2阶段变为3阶段.当晶粒尺寸大于30μm时,加工硬化速率与真应变关系中的第2阶段对应的应变长度随着晶粒尺寸的增加而迅速增加.当真应变为0—0.2时,加工硬化指数随真应变的增加而迅速增加;在随后的变形中,与上述4个晶粒尺寸对应的试样的加工硬化指数分别稳定在0.47,0.53,0.56和0.68.OM和TEM观察显示,随晶粒尺寸的增大,变形过程中形变孪晶数量增多.对于较大晶粒尺寸的试样,形变孪晶在拉伸变形过程中形核的临界应力较低,随变形量增加,形变孪晶可持续形成,使其加工硬化能力增加,从而增大了TWIP效应;相反,晶粒尺寸减小使变形过程中的形变孪晶形核临界应力增大,抑制形变孪晶的产生,从而减小了TWIP效应.     

热轧工艺对2219铝合金组织和力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)以及拉伸试验等分析方法,研究不同轧制变形量及不同轧制温度对2219铝合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:热轧温度从400℃升高到420℃时,2219铝合金再结晶充分,晶粒尺寸较小,为近等轴状晶,强塑性达到峰值;当轧制变形量从20%增加到60%时,原枝晶组织完全被消除,晶粒和第二相沿轧制方向破碎细化,强度与塑性也随之增至最高值,当变形量继续增大到80%时,在轧制过程中储存的大量变形能在热处理后释放,促使再结晶晶粒发生粗化。通过能谱分析,轧制样品中第二相是Al2Cu,部分Al2Cu相溶于基体中并且呈链状分布。     

SIMA法工艺参数对6061铝合金半固态组织和性能的影响

以15 mm的6061商业铝合金板材为原材料,采用室温镦粗为预变性方式的SIMA(应变诱导熔体激活)法制备了6061合金半固态坯料,研究了变形量和热处理工艺对半固态组织演变和性能的影响。结果表明,镦粗变形可使6061初始板材中的晶粒被打碎而细化,并储存变形能,而随变形量增加,半固态组织中固相颗粒尺寸减少、圆整度更好,当达到临界变形量33.3%后组织变化不大。提高热处理温度可以促使液相比例提高和加快晶粒圆整化进程,但也使晶粒尺寸长大的速度更快。随热处理时间延长,晶粒尺寸先减小后增大并逐渐圆整化。热处理后,6061半固态坯料的室温屈服强度比初始与墩粗后的板材低,但是伸长率得到明显提升,且屈服强度随着热处理时间的延长急剧下降。6061合金半固态坯料的最优SIMA法制备工艺参数是:变形量为33.3%,等温热处理温度为620℃,保温时间为45 min。     

多晶体钛拉伸变形表面褶皱的形成及晶粒变形

用原子力显微镜对多晶体钛拉伸塑性变形中表面褶皱的形成及单个晶粒的变形进行了连续观察和测量.结果表明,表面褶皱随着应变量的增加而增大,而凹凸的相对位置关系不随变形的进行而变化.从单个晶粒来看应变量在0.1附近时由于孪晶的形成产生了新的凹凸,但对整体的表面褶皱凹凸位置关系没有大的影响.表面平均粗糙度和表面最大高低差随应变量的增加近似呈直线性增大,应变量在0.1左右时由于孪晶的形成,使粗糙度有较明显的增大.     

不同变形量下中碳钢马氏体温变形组织演变研究

在变形温度650℃和应变速率0.01 s~(-1)条件下,采用Gleeble3800热模拟试验机研究了45钢温变形的马氏体组织演变规律。结果表明:在温变形初期,微观组织保持着板条状形貌,渗碳体球化率较低;当变形量为60%时,再结晶晶粒基本等轴化,渗碳体球化率显著增大,但晶界处渗碳体粒子均匀性差;随着变形量增加,平均铁素体晶粒尺寸先减少后增大,渗碳体球化率基本不变;当变形量为70%时,平均铁素体晶粒尺寸达到最小,铁素体发生完全动态再结晶,获得一种微米级等轴铁素体晶粒和纳米级球化渗碳体粒子均匀分布的超细化组织。     

累积应变量对0.46%C中碳钢组织均匀化的影响

通过热模拟试验并结合SEM、EBSD分析技术,研究了0.46%C中碳钢在750~650℃两道次压缩变形过程中第二道次应变量对碳化物分布及铁素体晶粒尺寸的影响,讨论了珠光体球化以及铁素体晶粒细化的机理。结果表明,随着累积应变量的增大,颗粒状碳化物逐渐弥散分布。随着第二道次应变量增加,铁素体晶粒被细化。当第二道次应变量为0.3时,58.1%的铁素体晶粒尺寸在3μm以下,当第二道次应变量增加到0.69时,64.45%的铁素体晶粒尺寸在1.3μm以下。     

多道次轧制不同变形量对铜镍合金管材组织和性能的影响

采用电子背散射衍射（EBSD）技术对冷轧后铜镍合金管材的组织进行分析。通过对第二道次冷轧不同变形量（3.19%、9.57%、19.37%、23.97%、31.78%）的C71500铜镍合金在管材轧制后的显微硬度、抗拉伸性能、微观组织、织构及其含量变化的研究,揭示该合金织构的变化规律。通过对铜镍合金管材晶界、织构的变化及晶粒尺寸进行分析,揭示了变形量与变形储存能的量化关系,这种关系可以通过小角度晶界的比例更直观地体现出来。随着加工率的增加,铜镍合金的屈服强度、抗拉伸强度和维氏显微硬度均呈现上升的趋势,而合金的塑性则呈现下降的趋势。研究结果为合理选择变形量以及形成特殊晶界的热力学提供依据,同时为后续铜镍合金管材的变形加工提供理论依据。