超快速加热退火下保温时间对5083铝合金组织及力学性能的影响

利用Gleeble-3500热模拟系统和电子背散射衍射(EBSD)技术对5083铝合金超快速退火组织的演变规律进行了研究,探讨了5083铝合金经过80%冷轧变形后以500 ℃/s加热至450 ℃时,不同保温时间(1~60 s,冷却速度40 ℃/s)对退火组织及力学性能的影响。结果表明,随退火保温时间从1 s延长到60 s,5083铝合金的平均晶粒尺寸由4.94 μm增大到6.44 μm,合金中主要产生了再结晶立方退火织构{001}<100>、旋转立方织构{001}<110>,以及少量的高斯织构{011}<100>和黄铜型织构{011}<211>。当退火保温时间从1 s增加到60 s,整体上合金中的再结晶退火织构先增强再减弱。退火保温时间对5083铝合金的强度影响较小,5083铝合金的屈服强度、抗拉强度没有明显的变化,分别约为170 MPa、326 MPa,而其伸长率由25.63%逐渐增大至30.06%,最后又降低至25.20%。     

超快速退火下超低碳钢的再结晶行为研究

对2种冷轧超低碳钢(Nb+Ti-IF钢和高Nb-IF钢)进行了再结晶退火实验,对比研究了2种钢在超快速退火(加热速率约为300℃/s)下的再结晶组织和织构特征.结果表明,在超快速退火工艺下,含C和Nb量较高的Nb-IF钢再结晶平均晶粒尺寸与普通退火工艺下无明显差别(均为(11.0±0.3)μm),再结晶织构峰值{223}<472>的取向密度由普通退火工艺下的23.9降低到18.0,且织构类型分散.分析表明,较高的C和Nb含量在超快速退火工艺下推迟再结晶的发生,提高再结晶温度,增加了其非γ取向形核所占比率,恶化<111>∥ND取向织构,是其织构强度减弱的原因.在超快速退火工艺下,再结晶平均晶粒尺寸是否细化是高形核密度、极短的长大时间的晶粒细化效应与高晶界迁移速率的晶粒粗化效应相互竞争的结果,极大变形量和细晶作用产生的高形核密度造成形核点饱和,降低了超快速退火相对于普通退火工艺的晶粒细化效应,是晶粒细化不明显的主要因素.     

退火加热速度对大变形量CoCrFeMnNi高熵合金结构影响

正G.D.Sathiaraj等人对大变形量冷轧和退火态等原子CoCrFeMnNi高熵合金退火加热速度效应进行了研究。合金经受90%压下率的冷轧变形,随后在700~1 000℃退火2~60min。采用2种加热速度,即10℃/s和0.013℃/s。冷轧态合金呈现变形微细结构和黄铜型织构,慢加热由于早期形核点活化,晶粒尺寸分布范围较大,平均晶粒尺寸较粗大。然而根据单组分的定量、定性织构分析和整个织构强度来判断。慢加     

冷变形及热处理制度对5182铝合金薄板细晶组织的影响

采用66%和80%冷变形量的5182铝合金薄板进行340℃~500℃高温快速退火及240℃~440℃长时退火试验。结果表明,大的冷变形量有助于试验合金的细晶强化,退火温度对其初次再结晶晶粒尺寸影响较小,高温退火有助于提高伸长率。大变形量的5182铝合金冷轧薄板应采用短时保温快速退火的方式防止初次再结晶晶粒长大,保证晶粒尺寸分布的稳定性。     

退火制度对冷轧和温轧的5083铝合金组织性能的影响

选择冷轧和温轧变形量均为75%的5083铝合金板材进行退火,研究不同退火制度对合金板材组织和性能影响。结果表明,冷轧5083铝合金在200℃退火后发生回复;温轧5083铝合金在200℃退火后发生回复和一定程度再结晶;300℃退火合金的强度大幅度降低,塑性明显提高,且冷轧合金的强度下降幅度比温轧的大;550℃退火时,冷轧和温轧5083铝合金板材的纤维组织消失,再结晶晶粒明显长大,且等轴化。     

5083铝合金最佳超塑性变形行为

采用最大m值法研究5083铝合金不同轧制方向的超塑性。在500℃～535℃温度范围内,得到其试样延伸率以及最佳变形温度为525℃,同时对比恒速度法、恒应变速率法在525℃的超塑性能。实验结果表明,5083铝合金轧制后,晶粒产生各向异性,导致不同轧制方向的延伸率有显著差异。在温度500℃、525℃和535℃下采用最大m值法拉伸,其纵向试样延伸率分别为264%、331%、317%,而横向试样延伸率则分别为98%、129%、119%,纵向试样延伸率显著大于横向试样延伸率。在温度525℃下,5083铝合金基于最大m值法的拉伸效果最好,其纵向试样最大延伸率为331%,拉伸时间为3846s;在相同温度下,用恒速度法、恒应变速率法拉伸,其纵向试样最大延伸率分别为316%、302%,而拉伸时间分别为9141s、12602s,最大m值法的延伸率略大于恒速度法、恒应变速率法的延伸率,但最大m值法的拉伸时间较恒速度法和恒应变速率法有大幅缩减。     

ECAP法制备超细晶铝合金材料的超塑性行为

研究经多道次等径弯曲通道变形后Al-3%Mg-0.5%Zr铝合金的超塑性行为.研究表明:晶粒尺寸由变形前的50 μm经过8道次等径弯曲通道变形后细化为0.3μm;随后,在330℃退火保温1 h的条件下,其晶粒尺寸长大至10 μm;在500℃、应变速率1×10-3s-1的拉伸实验中,该超细晶材料的最大延伸率高达370%,呈现出良好的超塑性.     

退火温度对高纯Al-1% Si-0.5% Cu合金晶粒、异常长大的影响

介绍了在同一变形条件下,退火温度对高纯Al-1%Si-0.5%Cu(质量分数,下同)合金的再结晶晶粒尺寸的影响。实验证明纯度达到99.999%以上的Al-1%Si-0.5%Cu合金锭坯,经过均匀化处理、多向锻造、中间退火及冷轧、再结晶退火后,在420～450℃时即可形成均匀、细小的等轴晶粒,但当退火温度≥480℃时,局部区域出现晶粒异常长大现象,最大晶粒异常长大温度约为480℃。研究认为退火温度较高时,改变了局部区域第二相的溶解析出行为,造成局部区域第二相减少、粗化,所提供的阻力不足以克服晶界移动的驱动力,则在一些晶界阻力不均匀的地方会发生个别晶粒异常长大。因此在该变形条件下,应控制再结晶退火温度低于480℃,在420～450℃时可得到平均晶粒尺寸近50μm的锭坯。     

LC4超硬铝合金大变形热扭转时微观组织的演变机制

具有尺寸超过100μm粗大原始组织的LC4超硬铝合金在446℃和0.018rad/s角速度条件下扭转变形，微观组织逐渐细化至约10μm并获得超塑性，微观组织的细化并非通过新晶粒形核和长大的非连续动态再结晶过程，而是通过位错向亚晶界聚集使亚晶界位向差逐渐增大，界面性质逐渐从亚晶界转变为晶界的连续再结晶过程。     

冷轧退火后铁素体不锈钢的晶界面分布

采用EBSD技术测定了冷轧退火铁素体不锈钢样品单一截面(轧面)的取向成像显微图(OIM),采用直线拟合法重构出晶界迹线,利用五参数法对晶界面{hkl}的分布进行了统计分析.结果表明,经85%冷轧变形的样品再经780℃退火后,合金虽然不存在明显的晶粒取向织构,也不存在以特定轴角对为特征的晶界择优分布,但其晶界面{hkl}的分布却具有一定的择优特性,而且在不同退火阶段,随着平均晶粒尺寸由小变大,择优分布的晶界面随之改变.当平均晶粒尺寸为9μm时,择优分布的晶界面为{100}晶面,其分布密度超过平均值12%左右;随着晶粒的长大,当平均晶粒尺寸达到15μm时,择优分布的晶界面以{111}为主,其次为{100}和{112}晶面,其最高分布密度超过平均值10%左右.对于特定取向差晶界,这种晶界面的择优分布特性明显增强.分析认为,退火过程中某些低能晶界由于迁移速率低而被保留下来是晶界面分布存在择优性的重要原因.     

挤压AZ31B镁合金板材高温轧制变形行为研究

通过单道次轧制试验,研究了AZ31B挤压镁合金板材在温度为365℃和450℃时的轧制性能,其变形量范围为10%～60%,应变速率为2.1s-1～5.0s-1。通过光学显微镜和扫描电镜观察了轧制变形中的微观组织及其演变。结果表明,在变形的初始阶段,孪生为主要的变形机理和硬化机制。由孪生变形积聚的畸变能和非基滑移的启动,导致了动态再结晶的形核与长大,增大变形速率可以抑制晶粒长大,使平均晶粒尺寸细化到7μm～10μm。365℃温轧制变形使板材晶粒明显细化,温度较高时,晶粒细化作用有限。在同一变形量下,随着轧制温度的升高,板材的晶粒呈长大趋势,在365℃轧制温度下,随着道次变形量的加大,细晶百分含量随之迅速增加。当轧制温度提高到450℃时,晶粒细化有限,晶粒尺寸保持在20μm以上。     

中间退火工艺对6016铝合金组织与性能的影响

通过扫描电镜、透射电镜等手段研究了汽车外板用6016铝合金生产过程中微观结构的演变规律和中间退火工艺对综合性能的影响。结果表明,连续退火比箱式退火具备更强的晶粒细化作用;中间退火前冷轧压下量对结晶相破碎效果显著,结晶相尺寸从4.38 μm降至3.20 μm左右,降低了约27%;中间退火处理弱化了T4P态板材中的不均匀屈服延伸。箱式退火的慢升温速率和长时间中温保温导致Mg₂Si相沿晶析出并粗化。     

中间退火处理对6016冷轧铝合金板Roping纹和组织性能的影响

利用光学显微镜和透射电镜研究了冷轧过程中间退火处理对6016铝合金表面Roping纹和组织性能的影响,测试了包边性能,观察了微观组织。结果表明:经450 ℃保温1 h的中间退火处理后,减弱了基体组织中因轧制变形形成的不同取向晶粒的条带状分布程度,弱化了基体组织不均匀屈服延伸。450 ℃的中间退火处理使得6016铝合金板材表面Roping纹完全消失,包边因子仅有0.4,包边性能最优。经350 ℃和400 ℃的中间退火处理后,表面粗晶明显,晶粒尺寸达到400~550 μm,且基体内的弥散相尺寸大、数量多,尺寸达到50~100 nm。表面粗晶和大量的晶界析出相是包边性能恶化的主要原因。     

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%...     

微合金化元素Zr对5083铝合金组织和性能的影响

在实验室中用井式坩埚炉熔炼铸造了5083和5083+0.1Zr两种铝合金,轧制后在100～450℃范围内退火。通过金相显微镜、显微硬度计、扫描电镜、电子万能试验机、透射电镜对合金的铸态组织、板材纤维组织、力学性能、耐蚀性能、第二相粒子成分进行了分析,研究了微量元素Zr对5083铝合金组织性能的影响。结果表明,添加微量元素Zr能够细化合金组织,与未添加Zr相比,添加0.1Zr的5083合金的铸态晶粒尺寸从123μm降至73μm,并使第二相粒子Al₆Mn(Fe)尺寸变小;同时使晶间腐蚀坑变小,合金耐蚀性得到提高。添加微量元素Zr还能抑制合金板材再结晶,300℃退火1 h无明显再结晶现象;尤其是5083+0.1Zr合金经250℃退火1 h,抗拉强度为389.50 MPa,屈服强度为215.62 MPa,伸长率为18.2%,仍完全满足使用要求。     

3003-H16铝合金卷材生产过程中的组织演变

利用热分析仪、光学显微镜、扫描电镜和能谱仪等方法研究了3003-H16铝合金卷材生产过程中的组织演变。结果表明,晶粒尺寸、二次枝晶间距和金属间化合物尺寸从铸锭心部至铸锭表层逐渐减小。当均匀化温度为590 ℃时,α-Al晶体内析出细小颗粒状的Al₆Mn;随均匀化温度的提高,颗粒状析出相不断溶解并促进针棒状析出相长大;当均匀化温度为640 ℃时,针棒状析出相开始溶解,至650 ℃时完全溶解。金属间化合物Al₆(Fe,Mn)和Al₆Mn随均匀化温度的升高而变得圆滑球化,部分Al₆(Fe,Mn)在均匀化过程中转变为Al(Fe,Mn)Si。3003铝合金热轧卷材的晶粒组织在厚度方向上存在不均匀性,冷轧和中间退火后有所改善。3003铝合金卷材中的化合物沿轧制方向成行排列,具有明显的方向性,其中大尺寸化合物的比例随加工率的增大逐渐降低。均匀化可以改善3003铝合金的成分和组织均匀性,改善合金的塑性。变形加工在提高3003铝合金强度的同时降低了合金的塑性。中间退火过程中纤维状的变形组织转变为再结晶组织,消除了硬化现象,合金的塑性得到改善。     

Texture analysis of the transition from slip to grain boundary sliding in a discontinuously recrystallized superplastic aluminum alloy

Texture and microtexture measurements were correlated with mechanical property data for a superplastic 5083 aluminum alloy. Prior processing had included an overaging treatment followed by severe rolling deformation and the as-received material was annealed prior to mechanical testing. Discontinuous recrystallization by particle-stimulated nucleation during the annealing accounts for a predominantly random texture, although a weak {100}<0vw> component was present, as well as a random grain boundary disorientation angle distribution. During elevated temperature deformation under dislocation-creep-controlled conditions, a distinct <111> fiber component and a relatively weak {100}<001> cube orientation, which are mutually compatible during uniaxial tensile extension, became apparent in the texture. Also, low-angle boundaries became evident in the disorientation distribution. In contrast, the random texture component and the randomness of the disorientation distribution became more evident when the material was deformed under conditions of grain boundary sliding control of deformation. A transition from dislocation creep to grain boundary sliding observed in the microtexture measurements of this work may be predicted by treating constitutive equations for dislocation creep and grain boundary sliding in an additive manner.     

轧制加热温度对高强度低合金钢组织及冲击性能的影响

研究了轧制加热温度对高强度低合金钢相变组织及－40 ℃冲击性能的影响。结果表明,不同轧制加热温度条件下,试验钢显微组织由粒状贝氏体组成,M/A岛尺寸随着轧制加热温度的升高而增大。轧制加热温度在1000~1150 ℃时,冲击性能良好,显微组织中M/A岛细小弥散,大角度晶界密度较大。轧制加热温度高于1150 ℃时,原始奥氏体晶粒尺寸明显粗化,相变后产生的M/A岛明显粗化,大角度晶界密度降低;随着轧制加热温度的升高,M/A岛的粗化以及大角度晶界密度的降低,共同导致冲击性能的下降。