多向锻造纯钨形变储存能及动态再结晶行为分析

对纯钨烧结体进行多向锻造试验,运用OM和DSC分析了纯钨多向锻造组织演化规律及形变储存能的变化,结合XRD、EBSD对纯钨形变储存能的来源及动态再结晶行为进行了研究。结果表明:多向锻造后纯钨内部孔隙明显减少,热变形过程中的动态再结晶导致晶粒显著细化,变形后保留在晶粒及亚晶内部的高密度位错结构导致形变储存能的增加,再结晶晶粒主要沿能量较高的晶界及晶界交汇处分布,其动态再结晶机制为形变诱导晶界迁移机制与亚晶粗化及晶粒机械破碎的混合机制,多向锻造后纯钨再结晶温度基本不变,材料热稳定性有所提高。     

粉末冶金Ti-47Al-2Nb-2Cr合金热变形组织模拟

利用Ti-47Al-2Nb-2Cr合金的高温热压缩试验数据建立了动态再结晶模型,并结合元胞自动机法(CA),通过DEFORM-3D有限元软件对试样热变形过程的微观组织进行模拟。结果表明,在变形温度为950℃,应变速率为0.1s-1条件下,热变形过程中的试样微观组织发生了动态再结晶,晶粒尺寸得到细化,模拟得到大变形区域的晶粒尺寸为0.63μm,对比试验数据可知,模拟结果和试验结果相符。观察在950℃下不同应变速率时的CA模拟形貌可知,随着应变速率提高,由于晶粒发生动态再结晶,形成再结晶晶粒,使得平均晶粒尺寸不断变小。对比EBSD微观组织形貌可知,CA模拟较好地反映了其组织变化趋势。     

Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢热变形过程的微观组织模拟

基于热模拟试验数据,建立了Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢的动态再结晶模型,并利用有限元软件Deform-3D对试验钢进行了热压缩过程以及微观组织的演变模拟。结果表明,在热压缩过程中,坯料内部存在不均匀变形,其心部大变形区的等效应变最大、温度最高,动态再结晶进行得最充分;不同工艺参数对动态再结晶体积分数与平均晶粒尺寸具有显著的影响,较高的变形温度、较低的应变速率和大应变均有利于动态再结晶的进行;试样不同区域的动态再结晶的体积分数随着应变的增大而升高,相应的平均晶粒尺寸随着应变的增加而减小。有限元软件Deform-3D模拟的微观组织演变规律与热模拟试验结果具有高度的一致性。     

40Cr钢热变形行为及热加工图

为研究40Cr钢的热变形行为和热加工性能，在Gleeble1500型热模拟试验机上对40Cr钢进行了不同参数下的等温热压缩试验，建立了包含再结晶特征的40Cr钢高温流变应力模型，并绘制了其热加工图。结果表明，所建立的流动应力模型能够很好地预测40Cr钢不同热变形条件下的应力-应变曲线。观察了不同变形条件下热压缩试样的微观组织，发现失稳区域为不完全动态再结晶的“项链”组织，非失稳区域中耗散值较小区域和较大区域分别为平均晶粒尺寸为128.2和20.4μm的动态再结晶组织，验证了热加工图的可靠性。结合微观组织观察和热加工图分析，可以确定40Cr钢的最佳热加工区域为温度1050～1150℃、应变速率1～10 s^-1。     

700℃超超临界转子用镍基617合金的动态再结晶行为

用Gleeble-3500热模拟机对镍基617合金进行等温热压缩试验,获得了不同变形条件下该合金的真应力-真应变曲线,并对压缩试样的微观组织进行分析。通过对试验数据的计算,得到了镍基617合金的动态再结晶激活能和本构关系方程;建立了动态再结晶图,获得了镍基617合金发生动态再结晶所需的临界变形量与Z参数的关系。结果表明,变形参数对镍基617合金热变形后的显微组织具有重要影响,较高的变形温度和较低的应变速率有利于动态再结晶的发生。     

In718合金高温锻造数值模拟与试验研究

利用MSC．SuperForm有限元分析软件对In718合金镦粗过程进行三维数值模拟和试验研究．分析了不同温度、摩擦和变形速率条件下等效应力-应变分布和载荷曲线。通过热模拟试验研究了In718合金不同条件下的真应力-应变曲线和微观组织。结果表明：镦粗变形分为三个变形区域，摩擦增加了变形的不均匀性和塑性变形抗力：高温锻造过程中，In718合金在基体边界上发生了动态再结晶，再结晶晶粒细小，动态再结晶进行程度随着工艺条件的不同而不同；In718合金比较合适的锻造温度为1010-1040℃之间，变形速率为0．05～0．5s^-1之间,最大变形程度可以达到70％以上。     

7050铝合金热压缩变形的流变行为及微观组织演变

利用Gleeble-1500热模拟试验机对均匀化7050铝合金在573~723℃和0.000 5~1s-1变形条件下进行热压缩试验。通过线性回归分析计算出均匀化7050铝合金的应变硬化指数以及变形激活能,获得了均匀化7050铝合金热压缩变形条件下的流变应力本构方程。并借助扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)显微分析,对不同热变形条件下合金的微观组织演变进行研究。结果表明,均匀化7050铝合金在高温压缩变形过程中有动态回复和动态再结晶现象。随着变形温度升高和应变速率下降,合金位错密度降低,流变应力减小。在热变形过程中,合金的主要软化机制由动态回复逐渐演变为动态再结晶,热变形组织由位错亚结构转变为再结晶组织。     

铸态阻燃钛合金的热加工图与变形机制研究

在热模拟试验机上对铸态组织的阻燃钛合金（Ti-35V-15Cr-Si-C）进行了等温恒应变速率热压缩试验,温度范围为900~1200 ℃,应变速率范围为10-3~1 s-1,测试了其真应力-真应变曲线并对曲线上的应力σ突降进行了解释。基于动态材料模型建立了合金的热加工图,结合微观组织观察,确定了3个不同区域的高温变形机制：温度900~1030 ℃、应变速率小于0.1 s-1时,变形机制为动态回复和连续动态再结晶;温度大于1030 ℃、应变速率小于0.1 s-1时,功率耗散效率η出现峰值,除了动态回复和连续动态再结晶,还出现碳化物溶解现象;高应变速率（大致在0.01~1 s-1之间）区,是合金的变形失稳区域,较低温度时失稳机制为局部流动,高温失稳与碳化物溶解有关,=1 s-1时组织演变特征是项链状动态再结晶     

工业纯铝的热变形组织演化

采用Gleeble-1500热模拟机研究了工业纯铝高温压缩变形的组织演化行为,采用光学显微镜及透射电镜研究了纯铝在不同压缩变形条件下的组织形貌特征.结果表明,在应变速率为10-2s-1,变形温度为220、300℃时,真应力-真应变曲线呈稳态特征,材料发生了动态回复;当变形温度大于380 ℃时,材料发生了动态再结晶;在变形温度为460 ℃时,应变速率为10-3～1 s-1条件下变形时发生了动态再结晶;动态再结晶机制主要是连续动态再结晶,同时有少量表现为几何动态再结晶.     

AZ31B镁合金热压缩变形的组织变化与变形机制

对铸态AZ31B镁合金在温度280℃～440℃、应变速率0.001s-1～0.1s-1条件下进行热压缩实验,分析变形程度、应变速率和加热温度对其微观组织变化的影响,探讨合金的热压变形机制。实验结果表明,该合金热变形时发生了动态再结晶。变形温度越高、变形速率越小和变形量越大时,动态再结晶进行的越充分;变形温度越低、变形速率越大和变形量越大时,动态再结晶晶粒越细小。该合金的热变形机制是滑移孪晶联合机制。     

冲击加载条件下化学气相沉积高纯钨的塑性变形机制

采用较低温度下的化学气相沉积技术制备了高纯钨，利用分离式HOPKINSON压杆装置对制备的高纯钨和商用粉末烧结纯钨进行应变率为1000／s～2000／s的冲击加载，对冲击后的样品进行了变形机制对比分析。结果表明：在冲击载荷作用下粉末烧结纯钨变形机制以滑移和品界滑动为主，析化学气相沉积纯钨则是孪生变形起到很大的作用：临近孪生间的交互作用会产生2种类型的穿晶断裂，这是化学气相沉积纯钨致脆的原因：在低于10^3／s应变率量级化学气相沉积纯钨不会发生绝热剪切，难以与钨合金一样通过绝热翦切变形提高其塑性变形能力。     

圆筒内嵌钨合金球爆炸加载条件下断裂机制研究

针对钨合金作为预制破片战斗部穿甲后的易碎性,采用圆筒内嵌钨合金球战斗部,研究了97.5W-Ni-Fe合金在圆筒内嵌式爆炸加载穿靶前后的微观组织以及断裂机制。结果表明,97.5W-Ni-Fe合金爆炸加载后在钨颗粒内部产生大量形变孪晶,穿透靶板后形变孪晶诱发大量微观裂纹,微裂纹在穿靶后的拉应力作用下扩展并与W-W界面断裂相互连接,使钨合金球断裂成有效破片,增强了钨合金的二次毁伤能力。     

选区激光和电子束熔化成形纯钨的组织、性能及裂纹形成机理研究

采用选区激光熔化(SLM)和选区电子束熔化(SEBM)技术成形纯钨,对比研究了两种成形方法对纯钨的宏/微观组织和力学性能的影响,利用SEM和EBSD等表征技术,分析了裂纹萌生位置及形成机制。研究结果表明,通过调控纯钨打印过程的工艺参数,可有效地减少 SLM和SEBM成形样品内部的裂纹。SLM和SEBM打印态纯钨的致密度和硬度与输入样品的能量密度呈正比例关系。与SLM相比,SEBM成形时样品内部的温度梯度更低,热应力累积更少,成形后样品中的裂纹更少。SLM打印态样品的内部裂纹多存在于搭接区域,SLM和SEBM制备过程中产生的裂纹均具有沿晶界分布的特征,而且裂纹多萌生于大角度晶界。     

硬质合金中WC相的孪生变形机制

WC的塑性变形对提高硬质合金的韧性有重要作用，孪生是WC塑性变形的重要方式之一。通过对硬质合金试样施加一定应力，使之产生应变，对其微观组织进行TEM分析，研究了孪生变形特性。结果表明，当WC为单一相时，WC相能产生孪生-滑移协调变形，从而使该合金具有较高的韧性。在矿山凿岩领域，这种高韧性合金显现出较好的使用性能。     

Phase transformation of pure tungsten subjected to multi-directional compression

Multi-directional compression (MDC) under the reduction of 30% with 1, 2 and 3 passes was subjected to tungsten at the temperature of 900 °C. The microstructure characteristics of the initial sintered and MDC-processed tungsten (W) specimens were comparatively investigated by means of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The phase transformation from α-W to γ-W was observed during the MDC deformation due to the crossed-shear deformation mode and high stored strain energy. An obvious crystallographic relationship of {110} α // {111} γ was found between α-W and γ-W. And a new crystalline slip path along [101] direction was presented. Molecular dynamics simulations were performed to investigate the phase transformation mechanism of pure W during MDC. A large number of defect clusters and shear bands were formed along 〈110〉 direction. Defect clusters huddled around the slip bands with the accumulation of strain, which caused dislocation tangling with the slip bands, resulting in stress concentration leading to phase transformation. The crystalline slip direction of α-W to γ-W phase transformation was a complex of [100] and [001]. The simulation results showed that the process of microstructural evolution under multiple passes of MDC was in good agreement with the experiment. This study is significant for the phase transformation path and mechanism of pure W during plastic forming.     

Influence of welding parameters on microstructure and wear behaviour of a typical NiCrBSi hardfacing alloy reinforced with tungsten carbide

Wear parts which are exposed to severe abrasive conditions must withstand high wear demands. Abrasive loading superposed with impact due to abrasive particles are a dominating wear mechanism restricting lifetime in many different industries, for example mining and farming. In practical application, different welding technologies such as plasma transfer arc (PTA), metal active gas (MAG) and laser are used to form wear resistant materials. The aim of this study is to evaluate the influence of welding parameters on the microstructure and wear behaviour of these wear resistant materials using MAG welding technology. To simulate real field conditions on a lab-scale, tests were performed with a standard ASTM G65 dry-sand rubber-wheel tester (3-body abrasion). In order to investigate impact abrasion, a special impeller-tumbler apparatus was designed and used for wear tests (combined impact and abrasion wear). Wear tests were performed on Ni-based alloys containing large amounts of hard phase.Within this work it was shown that welding parameters such as current intensity and number of layers strongly influence dilution with the base material and furthermore the formation of transition zones between welding layers and overlap zones. Concerning wear behaviour it was found that high content of uniformly distributed tungsten carbides in a metallic matrix show the best behaviour under a condition of pure abrasion, whereas under cyclic impact loading (high energy level) massive breaking of the tungsten carbides results in a high wear regime, compared to martensitic materials which perform best.     

H62铜合金和T2纯铜不同塑性应变状态微结构演变及其力学性能

对相同退火温度和相同尺寸的T2纯铜板和H62铜合金进行单向拉伸试验,分析两种材料在不同应变状态下对损伤度的影响。结果表明,T2纯铜和H62铜合金的断裂与损伤与其在拉伸作用微结构演变密切相关,微结构的演变对认识两种材料的断裂机理非常重要。两种材料的形状因子随着应变增大具有相似的变化趋势,但不同的是H62铜合金形状因子较大并且快速增大,而T2纯铜的形状因子较小并且缓慢增大。两种材料相对形状因子的变化非常相似,形状因子的相对增长趋势完全一致。H62铜合金比T2纯铜较早进入塑性变形阶段,并且比T2纯铜的塑性变形阶段较短。在突破一定阈值以后,比T2纯铜更快发生破坏变形。通过指数函数对两种材料的归一化形状因子曲线进行了拟合,建立了拟合方程,揭示材料宏观变形与微结构之间的关系。     

缠绕钨丝CVD钨管的组织及性能

为了提高CVD钨的强度和韧性,采用自制化学气相沉积装置,以WF6和H2为反应气体,在化学气相沉积钨过程中周期性地在基体上缠绕钨丝,沉积制备了钨丝-CVD钨复合材料。使用金相显微镜和扫描电镜(SEM)分别对沉积制备的钨丝-CVD钨复合材料涂层的显微组织和断口形貌进行观察和分析,使用X射线衍射仪(XRD)、电子能谱仪、密度测量仪、显微硬度仪和万能材料试验机分别测试分析了涂层的结构、成分、密度、显微硬度及压溃强度。结果表明:与不缠钨丝的CVD钨管相比,缠绕钨丝的CVD钨管中CVD钨晶粒得到了细化,择优取向基本消失;钨丝-CVD钨复合材料涂层具有较高纯度和致密度;钨丝-CVD钨管的压溃强度显著提高,断口形貌发生了明显的变化。     

化学气相沉积钨涂层及抗烧蚀性能研究

利用X射线荧光能谱仪、扫描电镜及其能谱仪和显微硬度计等方法对CVD法制备的钨涂层进行了成分、显微组织分析,并测试了其显微硬度以及抗烧蚀性能.研究结果表明,采用化学气相沉积法,能在炮钢基体上制备致密均匀的高纯钨涂层,其纯度大于99.9%,并且钨涂层具有典型的柱状晶体结构,同时具有良好的抗烧蚀性能.     

钨表面形貌控制及其在循环热载荷作用下的热疲劳性能

钨作为聚变装置中的壁材料在各种循环热载荷作用下的热疲劳行为是一个重要的问题。采用电子回旋共振(ECR)等离子体系统在多晶钨表面进行形貌控制实验,然后采用电子束对抛光和具有一定表面形貌的样品开展循环热载荷实验。结果表明,表面形貌对在循环热载荷下发生的循环塑性变形造成的损伤特征影响很小,在300次循环热载荷下某些晶粒中形成了微裂纹及挤出片结构,它们在不同晶粒中按着某一特定的方向平行排列。此外,在不同条件下通过等离子体刻蚀在钨表面制备了不同的三棱锥状和均匀的纳米结构。对损伤区域的截面进行了分析并给出了在循环热载荷下这种结构形成过程的示意图。