热处理对累积叠轧制备Al/Mg/Al复合板材微观组织演变及力学性能的影响

利用累积复合轧制法制备出叠轧2道次的Al/Mg/Al复合板,然后在250℃真空环境下对复合板材板分别进行了保温时间10、60、120 min的退火处理,进一步利用金相显微镜和扫描电镜研究了其微观组织的演变过程,并且分析退火处理对力学性能的影响。结果表明,在叠轧过程中Al层和Mg层复合界面上会形成由Al_3Mg_2和Al_(12)Mg_(17)组成的中间相。随着退火保温时间的延长,中间相的厚度逐渐增加,平均厚度由13.1μm增加到15μm。在退火过程中Al层和Mg层发生了不连续再结晶。随保温时间的增加,复合板材的硬度先下降后增加。     

累积叠轧Mg/Al多层复合板材的织构演变及力学性能

以商业纯Mg和AA1050 Al板材为初始材料,采用累积叠轧技术在室温下进行不同轧制道次变形制备了Mg/Al多层复合板材料,并对3 cyc轧制的Mg/Al多层复合板材料在200℃分别进行不同时间退火处理.利用OM,SEM和中子衍射技术对微观组织和宏观织构进行了研究.结果表明,复合板材中Mg和Al层组织均随着循环次数的提高而细化;在200℃时随着退火时间的增加,晶粒逐渐均匀但没有明显长大.累积叠轧过程中Mg层主要呈现出典型的轧制织构类型,Al层则表现出以轧制织构组分为主,同时伴有剪切织构组分的混合织构类型.对于3 cyc轧制的Mg/Al多层复合板材,在200℃经不同时间退火后,Mg层依然为轧制织构类型,Al层为轧制织构与剪切织构组分混合.随着累积叠轧循环道次的增加,屈服强度和抗拉强度都逐渐上升.     

室温累积叠轧Mg/Al多层复合板材的界面表征

通过室温累积叠轧技术制备了Mg/Al多层复合板材,借助SEM、EDS、TEM和同步辐射CT形貌观察等先进表征手段对累积叠轧Mg/Al金属复合板材界面结合进行表征,揭示累积叠轧Mg/Al金属复合板材界面宏观结合状态以及微观界面结构。结果表明,Mg/Al复合板材界面总体上结合良好,没有明显孔洞和开裂,但板材内部仍然存在一些孔洞和局部微小裂纹。3次循环后Mg/Al界面处形成了厚度为150 nm的Mg_(17)Al_(12)层。Mg和Mg_(17)Al_(12)之间存在一种确定的晶体学位相关系[111]Mg_(17)Al_(12)//[1210]Mg、(110)Mg_(17)Al_(12)//(1011)Mg,而Mg_(17)Al_(12)和Al之间是否有位相关系并不明显。     

累积叠轧Cu/Nb复合板材在形变与退火过程中的组织及性能演变

采用金相显微镜、SEM、抗拉强度及硬度测试等手段,对累积叠轧Cu/Nb复合板材的组织结构、断口形貌及力学性能进行研究,分析了累积叠轧、退火处理对Cu/Nb金属复合板材微观组织结构及室温拉伸断裂行为的影响作用。结果表明:累积叠轧使Cu/Nb复合板材的强度和硬度升高,退火使Cu/Nb复合板材的强度和硬度下降。当退火温度为300℃时,能使Cu/Nb复合板材强度和硬度分别下降至约240 MPa和75 HV。当退火温度提高时,Cu/Nb复合板材的硬度在70~80 HV的范围内波动。在试验温度范围内退火,Cu/Nb界面处也无Cu、Nb元素扩散。此外,增加焊合界面的轧制次数及退火处理有助于Cu/Nb复合板材焊合界面结合强度的提高。     

室温累积叠轧Mg/Al多层复合板材织构演变(英文)

以商业纯Mg、纯Al板材为初始材料,采用累积叠轧法(ARB)在室温下成功制备出Mg/Al多层复合板材。在累积叠轧过程中,复合板材中Mg层和Al组织随着循环次数的提高而细化。通过中子衍射技术对复合板材的织构进行测试后表明:在初始复合后的Al/Mg/Al三明治复合板材中,Mg层和Al层主要织构类型均为剪切织构。而在后续的累积叠轧过程当中,由于其工艺特点,导致Mg层和Al层中轧制织构组分出现,最终Mg层主要呈现出典型轧制织构而Al层则表现出以轧制织构组分为主并伴有剪切织构的混合织构类型。     

累积叠轧1060工业纯铝的微观组织和性能

采用累积叠轧方法对1060工业纯铝进行变形,分析了变形前后其微观组织和力学性能。试验结果表明,累积叠轧4道次后工业纯铝的抗拉强度提高了60N／mm^2,硬度提高了一倍。在第一道次之后伸长率下降较大,从45％下降到12％,但在以后道次中保持稳定。随着变形道次的增加,纤维组织越来越细。当累计变形量大于75％时其复合界面焊合较好,断裂裂纹很容易在复合界面形核,并沿着复合界面扩展延伸。     

基于元胞自动机的TA15板材累积叠轧微观组织预测

为研究累积叠轧过程中TA15钛合金微观组织的演变规律,首先利用DEFORM有限元软件模拟了不同累积叠轧工艺对板材成形热参数的影响,在此基础上通过元胞自动机模拟了TA15钛合金累积叠轧后组织的动态球化过程。结果表明,在累积叠轧过程中,通过减少单道次变形、降低轧制速度并保持一定的温度,可有效地改善TA15钛合金的微观组织和性能。将元胞自动机动态球化模型导入Deform-3D软件,成功地模拟了在热压缩和累积叠轧过程中微观组织的演变。     

金属间化合物对累积叠轧Mg/Al多层复合板材断裂过程的影响

本文采用分步拉伸观测的方法研究了累积叠轧Mg/Al多层复合板材中界面金属间化合物对复合板材断裂过程的影响。结果表明：在单向拉伸过程中,Mg/Al界面处金属间化合物导致了裂纹的萌生和扩展,从而导致Mg/Al界面的分离;在后续拉伸过程当中,由于Mg层强度较低,首先产生颈缩失效,致使整个样品提前断裂。     

累积叠轧Nb/Zr层状复合板的微观组织与力学性能研究

采用累积叠轧法制备了初始Zr层厚度不同的两种Nb/Zr金属层状复合板并对其在叠轧过程中的微观结构、织构演化和力学性能进行了研究。结果显示, Nb/Zr层状复合材料的界面结合良好,异质界面处无金属间化合物产生。随着叠轧道次增加,层状复合结构内部形成了贯穿于多个金属层的剪切带组织,初始Zr层厚度为1 mm的复合板较Zr层厚度为2 mm的复合板易于发生Zr层的颈缩、断裂和分离。Nb层内主要为位错胞状结构, Zr层内为高位错密度晶粒与动态回复晶粒的混合组织。此外,不同初始Zr层厚度的复合板中Nb层的织构演化特征不同：当初始Zr层厚度为1 mm时,Nb表现为强立方取向;当初始Zr层厚度为2 mm时,随着叠轧道次增加,旋转立方取向始终为主导的织构组分。两种复合板中Zr层的织构演化特征一致,即经一道次叠轧后,{0001}基面双峰织构为主要织构组分。随着叠轧道次增加,基面双峰织构略有减弱,同时出现了较弱的{11-20}丝织构。单轴拉伸测试表明,随着叠轧道次增加两种不同Zr层厚度的复合板屈服强度和抗拉强度均逐渐增大,而塑性延伸率呈现先减小后增大的趋势。经三道次叠轧后两种复合板的最大延伸率分别为14.2%和16.5%。叠轧过程中各金属显著的晶粒细化、Zr层内高位错密度晶粒与动态回复晶粒共存的混合组织以及Zr织构的特征演化是贡献于复合板具有高强度和良好塑性的原因。     

退火工艺对AA3003铝合金累积叠轧板材组织性能的影响

采用了金相、电子背散射衍射(EBSD)、硬度、拉伸、杯突等试验手段研究了累积叠轧AA3003铝合金板材退火处理后的微观组织和性能。结果表明,叠轧板材在退火过程中晶粒等轴化,叠轧道次越高,退火后晶粒越细小,且退火能促使叠轧板材界面的焊合。叠轧4道次的板材随着退火温度的提高,逐渐发生再结晶和晶粒长大,强度和硬度性能逐渐降低并趋于平稳,塑性和成形性能则逐渐改善。叠轧4道次的板材再结晶完成温度约为346℃,温度低于350℃时,厚向晶粒尺寸比较均匀,但表面层和中心层织构存在明显差异;温度达到450℃时,表面层的晶粒尺寸要明显大于中心层,厚度方向组织不均匀性加大,但其织构趋于一致。     

累积叠轧1060纯铝微观组织和力学性能的研究

室温条件下对退火态的1060纯铝进行了7道次的累积叠轧（ARB）实验,并通过透射电镜、拉伸、显微硬度实验,研究在多道次的叠轧过程中,1060纯铝内部组织结构的演变和力学性能的变化。结果表明,经过多道次的轧制实验后,由于累积应变的积累和增加能逐渐深入材料的组织内部,晶粒尺寸急剧细化,7道次后超细晶增多,晶粒最小细化到500nm。材料的抗拉强度和显微硬度也显著提高,最高达到197．5MPa和66．2HV。     

金属间化合物对累积叠轧Mg/Al多层复合板材断裂过程的影响（英文）

采用分步拉伸观测的方法研究了累积叠轧Mg/Al多层复合板材中界面金属间化合物对复合板材断裂过程的影响。结果表明:在单向拉伸过程中,Mg/Al界面处金属间化合物导致了裂纹的萌生和扩展,从而导致Mg/Al界面的分离;在后续拉伸过程中,由于Mg层强度较低,首先产生颈缩失效,致使整个样品提前断裂。     

退火温度对LZ91/AA1050叠轧复合板材组织与性能的影响

对AA1050合金和LZ91合金实施了1道次累积叠轧加工,形成LZ91/AA1050叠轧复合板材,并在200、250和300℃进行1 h的退火处理,利用拉伸试验机、SEM、TEM和XRD研究了后续退火温度对接合面剥离强度和显微组织的影响。结果表明:300℃退火试样的接合面处扩散层较厚,剥离强度最高,达到54 N/cm;在300℃退火处理试样的结合面处靠近AA1050侧,生成了厚约2μm的FCC-Al_3Mg_2化合物,化合物中还析出少量粒径约50 nm的BCC-Al_(12)Mg_(17)化合物,导致该处扩散层中Mg和Al元素含量波动较大。     

累积叠轧Ni/Ti多层结构复合材料组织和性能的研究

在室温条件下对退火态的纯Ti、Ni进行了三道次的累积叠轧(ARB)试验,采用扫描电镜、光学显微镜和拉伸试验机研究了不同道次后材料的界面、微观组织和力学性能。结果表明:材料经3道次轧制后,界面平直且结合良好,镍和钛组织均被拉成纤维状;该复合材料的抗拉强度和显微硬度也显著提高,最高达到684 MPa和210 HV;该材料的拉伸断裂方式为韧性断裂。     

ZK60镁合金板材成形性能试验

对ZK60镁合金板材在室温和高温条件下进行杯突试验。试验结果表明,室温下ZK60镁合金板材杯突值IE=4.5mm,在370℃条件下材料的杯突值IE=16.5mm,胀形高度增加了266.7%;ZK60镁合金板材高温胀形的破裂,是由冲头附近板材沿切向方向的裂纹扩展和沿厚度方向缩颈所产生的断裂造成。     

纯铝累积叠轧焊组织与性能演变规律研究

在室温条件下对L2纯铝进行了10个道次的叠轧试验,通过室温拉伸和透射电镜实验,研究材料在叠轧过程中组织的演变和力学性能的变化,结果表明,经过数道次的实验后,材料中产生了晶粒尺寸小于1μm的超细晶粒,第10道次晶粒尺寸可达0.77μm;材料的强度显著提高,但延伸率却急剧下降,第10道次材料抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为190.44MPa、152.27MPa和4.73%。     

钛/钢复合板累积叠轧焊复合工艺的试验研究

进行了TA1/Q235钛/钢的累积叠轧焊试验,研究轧制温度、轧制道次、累积压下量等工艺参数对TA1/Q235复合板组织及结合性能的影响规律。结果表明采用累积叠轧焊方法不仅可以大幅度地提高TA1/Q235的结合强度,而且还可以获得连续均匀、组织细化的Q235的结合组织。     

累积叠轧对原位ZrB_2/6082Al复合材料组织和力学性能的影响

基于6082Al-K_2ZrF_6-KBF_4体系,通过熔体直接反应法制备原位纳米3wt%ZrB_2/6082Al复合材料,并在300℃下对其进行累积叠轧(ARB),获得了纳米相均匀分布的高性能铝基复合材料。OM、XRD、SEM和TEM分析表明,纳米增强体团簇被打碎,并随着道次的增加分布越来越均匀;其中析出相,比如Fe-Mn-Si相,也随着道次的增加逐渐被打碎并细化;复合材料的晶粒同时被极大地细化,经过9道次ARB,晶粒平均尺寸达到380 nm。拉伸试验表明,复合材料抗拉强度随着道次增加逐渐增大,最大为310 MPa,伸长率为15.8%,与6082Al基体相比,分别提高了138.5%和66.3%。     

装配式Al-Mn合金屋面板的累积叠轧工艺与组织性能研究

采用累积叠轧工艺制备了1mm厚的Al-Mn合金板,研究了不同轧制道次下Al-Mn合金板的微观组织和力学性能变化规律,并分析了累积叠轧工艺的作用机理。结果表明,随着累积叠轧道次的增加,Al-Mn合金板中的实际界面数与理论界面数的差距变大,结合程度不断提高;不同累积叠轧道次下Al-Mn合金板的抗拉强度、屈服强度和显微硬度都相对累积叠轧前有所提高,且随着累积叠轧道次的增加,合金板的抗拉强度逐渐增加,而不同叠轧道次下试样的断后伸长率较为接近;累积叠轧试样的衍射峰中心朝着低角度移动,且半峰宽与叠轧前相比有明显减小,而合金局部应变在累积叠轧后有所增加。