挤压温度对高纯铜组织演变规律的影响

为了研究挤压温度对高纯铜微观组织和变形行为的影响规律,通过反向挤压方式对高纯铜进行不同挤压温度下的挤压实验并观察了其显微组织.结果表明,随着挤压温度的升高,高纯铜的晶粒尺寸增大.当挤压温度为650 ℃时,挤压棒材的平均晶粒尺寸为36 μm;当挤压温度升至800 ℃时,挤压棒材的平均晶粒尺寸为51 μm.随着变形量的增加,当挤压温度为650~700 ℃时,压余变形区的平均晶粒尺寸趋向于由60 μm变为45 μm;当挤压温度为750~800 ℃时,平均晶粒尺寸则趋向于由90 μm变为75 μm.800 ℃挤压变形后晶粒内部出现大量以Σ 3特殊晶界为孪晶界的<111>60°退火孪晶.     

镁合金复合变形微观组织和力学性能研究

对AZ31镁合金压痕-压平复合变形进行实验研究。研究结果表明,镁合金材料在低温塑性变形时,孪晶及孪生变形是主要变形机制;变形温度越高,孪晶组织越少;复合变形系数越大,孪晶组织越多,在晶粒内部产生了大量的孪晶组织;并且在晶界处开始发生动态再结晶,产生细小的动态再结晶晶粒;随着塑性变形程度的增大,晶粒取向开始发生变化,动态再结晶晶粒开始长大,直到覆盖初始的粗大晶粒,晶粒得到细化。当压缩率达到29%后,发生完全动态再结晶,晶粒得到充分的细化,晶粒平均尺寸达到8μm。当复合变形系数0.2时,组织中的孪晶数量较少,晶粒平均尺寸达到20μm。经过复合变形的AZ31镁合金板材的屈服强度达到212MPa,抗拉强度达到298MPa,延伸率提高至17.2%,分别提高20.1%、25.4%、34.3%。     

热轧及退火处理对Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金显微组织及抗压强度的影响

为了探究Mg-10Gd-3Y-0.3Zr高温热轧及退火处理对合金显微组织及抗压强度的影响,文中利用光学金相显微镜观察高温轧制板材的显微组织,分析晶粒尺寸大小和动态再结晶程度.研究结果表明:随着变形量增加,晶粒尺寸显著减小,当下压量为60%时晶粒尺寸大小均匀,约为60μm,孪晶密度高;下压量达到60%之前,晶粒粗大,孪晶密度低,超过60%之后,再结晶晶粒逐步取代变形晶粒,晶粒尺寸减小,孪晶几乎消失.退火处理能够显著提高轧制板材的抗压强度,其中175℃×3h退火处理后强化效果明显,抗压强度达到424MPa,退火温度超过175℃后,强化效果开始减弱.     

定向凝固纯铜组织性能研究

采用高真空多功能定向凝固及悬浮熔炼设备,以不同凝固速度制备纯铜试样,并对定向凝固纯铜试样的显微组织和机械性能进行了分析研究.通过实验获得了定向凝固纯铜的组织性能.当凝固速度小于500μm/min时,定向凝固的纯铜试样横、纵截面的晶粒形貌都是等轴晶,晶粒内存在孪晶,凝固速度较小时,其孪晶组织数量较多.当凝固速度大于500μm/min时,定向凝固的纯铜试样横截面的晶粒形貌是等轴晶,而纵截面的晶粒形貌是柱状晶,晶粒内基本不存在孪晶组织.定向凝固纯铜的室温机械性能是:当凝固速度在50μm/min的条件下,试样的抗拉强度约153 MPa,较普通铸造纯铜试样的低,而屈服强度约91.8 MPa,延伸率约80.12%,都优于普通铸造纯铜试样.透射电镜分析表明,纯铜定向凝固过程中形成的孪晶B=[110].     

AZ31镁合金压弯-压平复合变形孪晶组织及力学性能

分析镁合金压弯-压平复合变形特征,确定复合变形工艺参数,对AZ31镁合金压弯-压平复合变形进行了实验研究。研究结果表明,随着变形温度的增大,镁合金在压弯-压平复合变形过程中出现明显的孪晶组织,当变形温度为498K时,孪晶组织的比例最大,孪生为主要变形机制。当变形温度为483K时,细小的再结晶晶粒替代初始的孪晶区域带,平均晶粒尺寸为12.2μm。当变形温度为443K时,经过压弯-压平复合变形后的AZ31镁合金成形性能得到明显提高,当变形温度在483K时,循环变形道次为3次时,AZ31镁合金的延伸率为17.1%,较原始材料提高42%。     

降温往复镦粗-挤压对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金微观组织的影响

采用降温往复镦粗-挤压的方法对Mg-12.5Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(wt%)合金进行了大塑性变形.总变形道次为5道次,累积应变为6.75,温度由480℃逐道次降低到390℃.利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了合金在不同变形道次下微观组织的演变规律.结果表明:该方法可以有效细化Mg-12.5Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金晶粒,随变形道次的增加,晶粒细化效果逐渐减弱.5道次变形后得完全再结晶的细小晶粒组织,平均晶粒尺寸由初始态的64.2μm减小到4.4μm.此外,随着变形道次的增加,原始晶粒内的片层状长周期堆垛有序结构(Long Period Stacking Ordered Structure,LPSO结构)逐渐溶解消失,同时,在动态再结晶晶粒界处析出大量细小颗粒状β-Mg5(Gd,Y,Zn)相.另外,原始组织中沿晶界不连续网状分布的块状LPSO相发生剧烈扭折变形,逐渐破碎成小块并均匀地沿挤压方向排列.     

微量Hf对变形TiAl合金组织和力学性能的影响

对比观察含Hf和不含Hf的TiAl合金的变形组织和热处理组织，发现在1310℃／1h／AC热处理后均获得近全层片组织，平均晶粒尺寸为50～70μm，γ相的体积分数为12％左右；退火温度升高至1320℃，则均获得了全层片组织，平均层片团尺寸为200～300μm．在同为近全层片组织下进行力学性能试验发现：添加合金元素Hf，使TiAl合金800℃高温拉伸强度提高60MPa和800℃，150MPa应力持久寿命由84h提高到128h．     

退火温度对ECAP挤压两道次Fe基形状记忆合金微观组织的影响

对不同退火温度时ECAP两道次Fe17.80Mn4.73Si7.80Cr4.12Ni合金的微观组织进行分析,研究变形后组织对形状恢复率的影响机理.研究结果显示,ECAP挤压后300 ℃退火,合金恢复率只有33%,提高退火温度,形状恢复率迅速升高,最佳退火温区600～650 ℃,此时恢复率高于固溶态试样.TEM分析显示挤压后晶粒明显细化,但是较低温度时,退火晶粒中包含大量的位错和亚结构,不利于肖克莱不全位错的滑移,导致恢复率很低.500 ℃退火时变形组织已经部分回复,晶内位错仍然存在,但是数量已大大减少,开始出现一些低位错密度的区域.600～650 ℃之间退火时,变形带来的位错等回复完成,层错组织仍存在,恢复率达到最大值.700 ℃退火30 min后晶粒再结晶完成,新生成晶粒在0.3～2.5 μm左右,固溶态试样晶粒100 μm,相比晶粒明显细化.     

Al-Cu合金高温热变形组织分析

对Al-Cu合金进行高温等温压缩试验,热压缩应变速率为1/s、热变形温度为500～800℃,其热真应力-应变曲线反映了压缩过程中以加工硬化为主,伴随发生了微弱的动态再结晶作用,不存在明显的再结晶峰值点.并利用电子背散射衍射技术分析了该合金不同区域的高温变形及组织特征,结果表明:晶粒尺寸随温度升高缓慢增加,压缩变形主要依靠晶粒变形来完成,动态再结晶形核长大缓慢.各温度下,晶界以小角度晶界为主并逐渐转化为大角度晶界.     

MgCO_3添加量及搅拌处理对ZM5合金微观组织的影响

研究MgCO3加入质量分数(0.25%至1.75%)和搅拌时间对ZM5合金晶粒尺寸的影响规律,结果表明:在ZM5中添加MgCO3质量分数为0.25%时,ZM5合金晶粒尺寸明显降低,MgCO3添加量继续增加,合金晶粒尺寸继续降低,当MgCO3加入质量分数为1.00%时,细化效果最好,晶粒尺寸为240μm;当MgCO3加入质量分数超过1.00%时,晶粒发生粗化现象,合金强度在此时也达到峰值.随着搅拌时间增加,合金晶粒尺寸显著降低,当MgCO3搅拌时间为20 min时,细化效果最好,晶粒尺寸为270μm;继续增加搅拌时间,晶粒不再细化.通过扫描电镜和能谱分析可知,ZM5合金由α-Mg和细小条状晶界相组成,α-Mg为含有Al的过饱和固溶体,晶界相为Al12Mg17.     

中等轧制变形对304不锈钢退火孪晶界及晶粒尺寸的影响

304不锈钢经中等轧制退火热处理后,采用电子背散射衍射(EBSD)技术表征了合金晶界特征分布和晶粒微观组织变化。结果表明,变形量小于30%时,退火后特殊晶界比例呈下降趋势,合金发生再结晶,晶粒组织细化,晶粒组织分布不均匀;当变形量为35%时,含有较高比例的∑3退火孪晶晶界,但二次退火孪晶∑9和∑27晶界比例较低,表明不利于二次退火孪晶晶界的生成。这在于大变形经退火处理后,生成的退火孪晶晶界以共格孪晶晶界为主,较少产生非共格孪晶晶界。     

基于DEFORM-3D的Al2024锻造成形模拟

利用DEFORM-3D有限元分析软件对Al2024材料进行锻造模拟,分析各变形工艺参数对Al2024材料锻造过程的应变场、损伤场和平均晶粒尺寸的变化规律。结果表明:随着压下量增大,锻件内部的变形不均匀程度加剧,且平均晶粒尺寸逐渐增大;随着温度的增加,最大应变、损伤和平均晶粒尺寸越来越大,从400℃增加到450℃时,最大损伤值有明显增大;当温度达到500℃时,平均晶粒尺寸减小。     

65Mn钢大塑性变形后的组织与力学性能

在650℃下对65Mn钢进行了C方式的等径弯曲通道变形(Equal Channel AngularPressing,简称ECAP)研究。重复挤压时试样沿轴线旋转180°再装入模具。通过光学及透射显微镜研究发现:ECAP变形后65Mn钢的累积等效真应变达到5左右,片层状的珠光体组织演变成了超细的渗碳体颗粒均匀分布于亚微晶铁素体基体组织中;变形5道次后铁素体基体为均匀的等轴晶,平均晶粒尺寸约为0.3μm。65Mn钢经ECAP变形后,硬度明显提高。     

挤压态ZK60镁合金棒材的热变形行为

采用MMS-200热力模拟试验机对挤压态ZK60镁合金棒材进行热压缩实验,为ZK60镁合金热压缩变形时合理选择参数范围提供理论指导。分析应变速率、变形温度和流变应力之间的关系;构建ZK60镁合金流变应力本构方程;采用金相显微镜观察微观组织演化规律。结果表明:峰值应力随着应变速率的提高和变形温度的降低而增大,且真应力-真应变曲线中表现出动态再结晶的特征;在给定参数下,通过本构方程计算得到ZK60镁合金的变形激活能Q为128.91kJ/mol,应力指数n为4.8519;降低变形温度、提高应变速率有助于减小再结晶晶粒的平均尺寸。     

ZK60镁合金高应变速率锻造成形

采用Gleeble-1500对ZK60合金进行锻造模拟,分析了合金高应变速率可锻性;并采用空气锤对合金成功地进行高应变速率多向锻造,研究了其组织演变和力学性能。结果表明:高应变速率(≥10 s-1)锻造成形时,孪生和动态再结晶对变形储能的消耗以及变形温升对散热造成的塑性下降的弥补,可防止合金在高应变速率锻造时产生裂纹。此外,由于再结晶同时在晶界和孪晶上产生,获得了比低应变速率锻造成形更为均匀的再结晶组织,因此高应变速率锻造成形是一种高效可行的镁合金塑性加工工艺。经高应变速率多向锻造成形后,可形成壳状粗晶和核状细晶构成的双峰晶粒组织,应变∑Δε=2.64时,粗晶和细晶组织的平均晶粒尺寸分别为10μm和1μm。由于双峰晶粒组织的形成,合金表现出良好的综合力学性能,抗拉强度和延伸率分别达到330.2 MPa、24.8%,表明高应变速率多向锻造成形是制备高性能镁合金的有效途径。     

温度、应变率和晶粒对Mn18Cr18N钢高温塑性的影响

通过拉伸热模拟试验研究了温度、应变率和晶粒尺寸对Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢高温塑性的影响。结果表明：在800℃~1 200℃温度范围内,Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的塑性随温度升高而升高,1 200℃时达到最好,然后开始下降;应变率通过再结晶的作用而影响塑性;当温度低于1100℃时,细晶粒尺寸材料的塑性优于粗晶粒尺寸,而温度高于1 100℃时中等晶粒尺寸材料塑性最好。     

粗晶粒铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能

研究了具有较大晶粒尺寸铸轧态AZ31镁合金的高温拉伸性能。通过热处理获得晶粒尺寸d=27．8μm的板材,对不同试样,在温度分别为300,350,400,450℃恒温条件下,以10^-3s^-1和10^-3s^-1恒定拉伸速率对试样进行拉伸至失效实验。结果表明,粗晶粒AZ31镁合金在450℃和10^-3s^-1条件下达到最大的延伸率106．7％。拉伸试样断口形貌的分析表明,450℃时出现丝状物质是合金出现液态zn的结果。少量的液相可以释放应力集中和协调此时的变形过程。与细晶粒铸轧态AZ31相比,在拉伸条件相同和晶粒尺寸不同的情况下,粗晶粒的塑形较低,其原因是晶界滑移在变形时所作贡献少。     

正挤压和CCAE复合变形工艺数值模拟

针对传统的大塑性变形技术制备超细晶材料存在着生产效率低下、制造成本高等问题,在变通道转角挤压(CCAE)工艺和正挤压工艺(FE)基础上,设计出一套正挤压和变通道转角挤压复合挤压模具。以AZ31镁合金为研究对象,采用Deform-3D软件对该工艺进行数值模拟。模拟结果表明:FE-ECAP复合变形工艺后的累积变形量大于分别进行FE和CCAE两种工艺的累积变形量之和,晶粒尺寸由13.5μm减小到2.66μm,晶粒细化效果显著。     

磁场退火对冷轧无取向硅钢微观组织的影响

在正交实验基础上,研究磁场退火工艺对0.5 mm厚的0.3%Si冷轧无取向硅钢微观组织的影响.分析了磁场强度、退火温度和保温时间对无取向硅钢微观组织的影响.实验结果表明,退火温度是影响无取向硅钢晶粒尺寸的最主要因素,其次是保温时间与磁场强度.磁场强度一定时,随着退火温度的升高、保温时间的延长,晶粒尺寸有长大的趋势,并且晶粒均匀性有所提高.在实验条件下,当施加的磁场强度为1 T、退火温度为800℃、保温时间为60 min时,晶粒尺寸最大.     

烧结温度对Ba(Fe0.5Nb0.5)O3陶瓷微观结构与介电性能的影响

在1 300~1 400℃采用固相法制得了致密的Ba(Fe0.5Nb0.5)O3(BFN)陶瓷,并对其微观结构和介电行为进行研究.XRD分析表明不同烧结温度下都获得了单相立方结构的BFN陶瓷.陶瓷的平均晶粒尺寸和介电常数都会随着烧结温度的升高而增大,且当烧结温度升高到1 400℃时,陶瓷的晶粒尺寸急剧增大,介电常数从18 868急剧增到45 167,介电损耗从0.66降低到0.43.复阻抗分析表明,BFN陶瓷的微观结构是由半导的晶粒和绝缘的晶界构成,可等效为由两个平行RC元件组成的串联电路.根据IBLC巨介电理论模型,介电常数的增加源于平均晶粒尺寸与晶界厚度的比值(tg/tgb)增加,并且晶粒的尺寸增加占主导地位.BFN陶瓷巨介电常数的外部起源与微结构有关.