热轧态AZ31B镁合金单向拉伸塑性变形机制研究

采用Instron拉伸机,在室温对热轧态AZ31B镁合金进行拉伸试验,分析了其在具有初始轧制板织构状态下,沿轧制方向、垂直轧制方向和与轧制方向成45°时拉伸变形机制。结果表明:沿轧制方向拉伸时,柱面滑移占主导地位,并有少量{10 1-1}压缩孪晶参与,具有高的屈服强度;沿垂直轧制方向拉伸时,{10 1-2}拉伸孪生占主导地位,屈服强度低;与轧制方向成45°拉伸时,基面滑移为主要变形方式。因此在不同方向拉伸时塑性变形机制启动类型和比例不同。     

变形参数对AZ31镁合金板材织构的影响

利用X射线衍射(XRD)方法测量了不同轧制状态,即不同变形温度和变形量条件下AZ31镁合金板材织构的变化特征。结果表明,经过轧制之后的AZ31镁合金板材形成强烈的基面织构;在250℃~400℃范围内,变形温度的升高、变形量的增大都会促进镁合金板材棱柱面、锥面等非基面滑移系的启动,从而影响各织构组分的锋锐程度和板材各向异性的强弱。随着变形温度的升高,镁合金板材的各向异性减弱;变形量的增大,镁合金板材的各向异性增强。     

轧制方式对工业纯钛TA2轧板织构演变的影响

开展了轧制方式对工业纯钛TA2板的织构演变的影响研究。通过3种轧制方式,即等温轧制、差温轧制和反复弯轧进行试验,其中差温轧制的上辊温度高于下辊温度90℃,反复弯轧则是差温带异步轧制,并进行正弯和反弯变形。轧制后的3种钛材采用EBSD手段分析晶粒取向和织构变化。结果显示3种轧制方式获得钛板的变形织构出现明显差异,等温轧制变形织构与典型的α-Ti轧制织构类似,差别仅在于主要峰位置的角度有稍许偏移,其变形大晶粒和再结晶细晶取向沿0001//RD;差温轧制的变形织构为柱面织构,晶粒取向为21 10//RD。其主要原因是上下辊表面温度差异诱发材料厚向产生均匀一致的剪应变,这类似于等通道挤压变形的效果。而反复弯轧的织构同时存在基面织构与锥面织构等变形织构组分,但锥面织构占主导,其细晶取向除沿较强的0001//RD方向外,还沿其他2个较弱的取向21 12//RD和21 13//RD。     

ZK60镁合金异步降温轧制显微组织与力学性能的演变（英文）

将异步降温轧制应用于制造沿轧制方向具有弱基面织构的细晶ZK60镁合金板。结果表明,多道次降温轧制可以显著改善显微结构的均匀性,细化晶粒尺寸。同时,在轧制过程中逐渐形成沿横向的纤维织构。重要的是,沿轧向的剪切变形使基面的c轴向轧向旋转,削弱沿此方向的基面织构。受这种显微结构变化的影响,由于连续的晶粒细化和柱面滑移的增加,沿横向的屈服强度持续增加,而由于应变硬化能力的下降,均匀伸长率下降。相反,沿轧向的基面织构的持续减弱大大抵消晶粒细化所带来的强化效果,从而导致屈服强度的轻微下降。     

不同冷轧路径下ZX21镁合金板材织构及力学性能调控机理

研究轧制路径对ZX21镁合金板材织构分布和屈服各向异性的影响。结果表明:单向轧制板材形变织构为双峰基面织构,退火后呈现出垂直于冷轧方向分布的非基面双峰的织构特征。再结晶织构的分布与晶粒的定向形核和选择性长大有关,多向轧制可弱化晶粒取向分布的方向性,其晶粒尺寸相比单向轧制有所减小,退火后形成均匀分布的圈状织构,大幅降低沿轧面各个方向拉伸时基面滑移的施密特因子差异,改善板面内的力学性能各向异性,提高板材的成型性。     

Mg-Zn-Gd板材在Erichsen杯突试验过程中的组织演变和变形机理（英文）

对GZ31板材在室温和不同压下量条件下进行Erichsen杯突试验，获得4个杯突值分别为2.0、4.1、7.1和7.3 mm的样品。利用OM、SEM和EBSD技术手段研究杯突试验时样品的变形机理和断裂机理。结果表明，非基面织构的GZ31轧制板材杯突值可达7.3 mm。在杯突过程中，基面、锥面滑移以及{10■2}拉伸孪生是主要的变形方式。位错滑移受到第二相颗粒以及晶界阻碍，相互缠结形成微孔，最后导致材料的断裂。GZ31板材杯突值高是因为弱的非基面织构以及稀土元素有利于位错滑移和拉伸孪生去协调变形。     

镁合金变形机理研究中的Schmid因子计算及应用

基于EBSD技术所测得晶粒的欧拉角,建立了Schmid因子计算公式,用来计算HCP晶体中单个晶粒的Schmid因子。在此基础上,系统分析了镁合金板材拉伸变形时晶粒取向变化与不同微观变形模式的Schmid因子的关系。对镁合金棒材中的基面织构的Schmid因子分布特征进行了计算分析,结合镁合金棒材压缩变形的实测结果,分析了镁合金棒材压缩变形的力学性能及镁合金棒材径向压缩过程晶粒取向变化特征。结果表明：镁合金板材中的基面织构不利于基面滑移系和拉伸孪晶启动,而利于柱面和锥面滑移系启动,异步轧制对镁合金板材力学性能的提升有限。晶粒Schmid因子分布的差异导致镁合金棒材轴向和径向压缩时的微观变形机制存在差异,从而导致宏观力学性能差异明显。     

热轧过程中AZ31镁合金的组织及织构演变

对AZ31镁合金铸轧板进行单道次热轧实验,利用光学显微镜、X射线和透射电镜对热轧过程中微观组织和织构的演变规律进行研究。结果表明:AZ31镁合金铸轧板具有较强的基面织构,当热轧变形量较小时,孪生是主要的变形机制;当热轧变形量较大时,位错滑移成为主要的变形机制;10%热轧态中出现的透镜状的{1012}宽孪晶使基面织构明显减弱;20%热轧过程中则出现{1012}、{1011}-{1012}两种不同形貌的孪晶;当变形量大于20%时,位错滑移大量开动,基面织构也显著增强,并在随后的退火过程形成细小均匀的再结晶组织。     

高应变速率下AZ31镁合金的各向异性及拉压不对称性

采用分离式霍普金森拉杆及压杆装置,研究挤压态AZ31镁合金高速变形下的各向异性及拉压不对称性,并从微观变形机制的角度探讨具有强烈初始基面织构的挤压态镁合金各向异性及拉压不对称性产生的原因。结果表明:在高速变形条件下,依据加载方向及应力状态挤压态AZ31镁合金的拉伸行为表现出很强的各向异性,但压缩行为的各向异性不明显;在挤压方向表现出很强的拉压不对称性,而在垂直于挤压方向的拉压不对称性很低。挤压态AZ31镁合金宏观上的各向异性及拉压不对称性是由于不同的微观变形机制所引起的。沿挤压方向拉伸的主要变形机制为柱面滑移,沿垂直于挤压方向拉伸及压缩的主要变形机制为锥面滑移;沿挤压方向压缩时初始变形机制为拉伸孪晶,当变形量为0.08(8%)左右时由于孪晶消耗殆尽,变形变而以滑移的方式进行。     

基于施密特因子计算分析拉伸孪晶对镁合金变形的影响

采用电子背散射技术(EBSD)对镁合金在100℃下的压缩变形过程中的晶粒取向变化进行了原位跟踪,对变形过程的滑移系和孪晶开动进行了定量分析。基于对不同滑移系的施密特因子(SF)在拉伸孪晶启动前后变化的计算,分析了拉伸孪晶启动对后续变形过程中滑移系开动的影响。结果表明,在拉伸孪晶启动前后,具有基面织构取向晶粒的基面滑移系施密特因子无明显变化,而柱面滑移系的施密特因子在孪晶后则大幅度降低,在随后的变形中不易启动,同时,锥面滑移系的施密特因子在孪晶后大幅增加,因此在随后的变形中相对容易启动。     

大晶粒纯锆低温轧制过程中的组织与织构研究（英文）

主要研究大晶粒退火态纯锆在液氮温度下均匀轧制时的形变组织特征及孪生机制。利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍衬(EBSD)、X射线衍射等对不同变形量样品的变形组织和织构进行了研究,重点结合软件对EBSD结果进行组织重构和机理分析。结果表明,液氮温度轧制时大晶粒纯锆中产生的孪晶类型为C1{11 2 2}11 23、T1{10 1 2}10 1 1和T2{11 2 1}11 26孪晶,其中C1{11 2 2}11 23孪晶最容易产生且为主要孪生类型。变形开始时,3种孪晶的数量迅速增多,而小角度晶界含量较少;变形量增大到30%时,小角度晶界含量占优势。变形初始阶段孪生优先于滑移进行,且孪生变形是最主要的变形方式,当变形量为30%时,孪晶协调的位错滑移成为主要的变形方式。变形过程中织构类型未发生变化,保持基面双峰织构(偏离ND方向±30°左右),但强度随着变形量的增大呈减小趋势。     

AZ31镁合金板材多道次轧制压下量对变形能力的影响

采用不同压下量对具有基面织构的AZ31镁合金板材进行了多道次冷轧实验。并结合各个变形系Schmid因子的计算,分析了变形机制对冷轧变形能力的影响。结果表明:AZ31镁合金板材道次压下量(即咬入角)越小,无裂纹时极限变形量越大,其中每道次压下量为2.22%,极限变形量可达到26.67%(无裂纹);对基面织构取向晶粒,拉伸孪生{1012}和压缩孪生{1011}以及锥面c+a滑移的Schmid因子绝对值均随着咬入角的增大而减小,柱面滑移(0110)[2110]与(1100)[1120]两个滑移系Schmid因子值也随咬入角的增大而减小,在摩擦条件下,基面滑移的Schmid因子不为零;变形能力提高的原因主要在于低压下量有利于多变形系开动。     

交叉轧制对纯钼板织构、力学性能及各向异性的影响（英文）

为了研究变形织构对力学性能的影响,对纯钼板进行不同工艺的交叉轧制,然后表征所得钼板的织构、力学性能和显微组织。结果表明:交叉轧制有利于钼板形成旋转立方织构,即{001}110织构,其取向密度随着轧制总变形量和当前道次变形量的增大而增大;当轧制总变形量达到96%或更高时,钼板会形成以{001}110织构为主导的晶粒取向,而纤维织构变弱,同时立方织构{001}100完全消失。{001}110织构的存在有利于交叉轧制钼板轧制方向和垂直轧制方向的强度提高和塑性降低。     

Study on Deformation Structure and Texture of Pure Zirconium with Large Grain Size Rolled at Liquid Nitrogen Temperature

主要研究大晶粒退火态纯锆在液氮温度下均匀轧制时的形变组织特征及孪生机制。利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍衬（EBSD）、X射线衍射等对不同变形量样品的变形组织和织构进行了研究,重点结合软件对EBSD结果进行组织重构和机理分析。结果表明,液氮温度轧制时大晶粒纯锆中产生的孪晶类型为C1{112}<11>、T1{102}<10>和T2{111}<11>孪晶,其中C1{112}<11>孪晶最容易产生且为主要孪生类型。变形开始时,3种孪晶的数量迅速增多,而小角度晶界含量较少;变形量增大到30%时,小角度晶界含量占优势。变形初始阶段孪生优先于滑移进行, 且孪生变形是最主要的变形方式,当变形量为30%时,孪晶协调的位错滑移成为主要的变形方式。变形过程中织构类型未发生变化,保持基面双峰织构（偏离ND方向±30°左右）,但强度随着变形量的增大呈减小趋势     

Mg-7Gd-4Y-1Nd-0.5Zr合金热轧过程中的组织与织构演变

采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪,对Mg-7Gd-4Y-1Nd-0.5Zr合金铸锭在450℃条件下轧制变形过程中的微观组织和织构演变规律进行研究。结果表明:该合金在轧制过程中存在着两种织构组分:基面织构和棱柱面织构。随变形程度的增加,基面织构不断增强,棱柱面织构不断减弱。在450℃条件下轧制时,棱柱面滑移系启动协调晶粒的塑性变形形成棱柱面织构,形成的棱柱面织构组分在后续变形过程中通过{1012}1011孪生及退火过程中孪生区域的静态再结晶而不断被削弱。     

Schmid因子的理论计算及其在镁合金高速变形过程中的应用

为了便于分析镁合金在高速变形过程中的变形机制,计算了4种滑移方式(基面滑移、柱面滑移、锥面a滑移和锥面c+a滑移)和2种孪晶方式({1012}拉伸孪晶和{1011}压缩孪晶)的Schmid因子。结合电子背散射衍射(EBSD)技术,获得了轧制态AZ31镁合金原始样品的Schmid因子实验值,并将理论计算值与实验值进行了比较。采用Hopkinson压杆对AZ31镁合金轧制板材在1600 s-1的应变速率下进行了高速冲击实验,对所获得的样品进行了金相组织观察。结合Schmid因子计算结果,讨论了不同方向样品在不同加载方向下的主要变形机制。结果表明,Schmid因子的理论计算值与实验值可以很好吻合。Schmid因子计算简单、表达方便,可以有效分析镁合金中主要的变形方式和解释应力-应变曲线特征。镁合金中不同变形方式的Schmid因子值及其变化规律均不相同,其计算结果可为镁合金中织构所引起的各向异性现象的分析提供理论依据。     

α-Zr在700°C下的滑移变形机制（英文）

锆合金的力学性能、耐腐蚀性能和吸氢行为与其加工过程中形成的织构密切相关。采用700°C下的压缩变形实验、EBSD显微组织观察以及黏塑性自洽建模研究α-Zr的高温变形行为。结果表明,当应变速率e(5)￡1 s~(-1)时,孪生变形的开启量可以忽略不计。所有滑移系的应变速率敏感因子m=0.17。选取的材料参数很好地重现了力学各向异性和变形织构,通过对比实验测量与模拟计算得出的应变各向异性对材料参数进行验证。模拟研究结果表明,在高温条件下,柱面滑移是最容易开启的变形机制,而锥面ác+a?滑移最难开启,而基面滑移和锥面áa?滑移作为比较容易开启的滑移系在变形中大量开启。     

锆合金热变形过程中的织构演变研究

本文选取了一种热轧退火态的锆合金板材沿着其板材法向(0°样品)及横向(90°样品)在700 ℃温度下以1/s应变速率进行压缩试验。利用电子背散射衍射(EBSD)技术对变形后样品的微观组织及织构进行表征,并利用粘塑性自洽模型(VPSC)确定了在低应变条件下的各滑移系及孪晶的相对开启量。微观组织揭示了在两种样品中均有动态再结晶的发生。再结晶晶粒的织构变化与变形晶粒的织构变化相似,表明了再结晶过程中的优先形核及长大过程不会影响织构的形成及变化。在0°样品中,基面滑移、柱面滑移和锥面滑移在变形初期阶段同时开启,但是在90°样品中,只有少量的锥面滑移在变形初期阶段开启。在90°样品中存在的高强度的<10-10>//RD 织构组分是由大量开启的柱面滑移造成的。此外,700 ℃温度下大量基面滑移的开启对织构形成起重要作用。     

镁合金冷轧板材织构不均匀性分析

用X射线衍射法测量了MB3镁合金冷轧板的表面和心部织构,分析了织构不均匀性产生的原因.结果表明:镁合金薄板冷轧时基面滑移起主要变形作用,而板材表面的剪切应力及可逆轧制方式造成表面织构的"双峰"现象.镁合金板材的织构不均匀性,有利于镁板的进一步冷轧.     

AZ31镁合金的织构对其力学性能的影响

利用电子背散射衍射(EBSD)取向成像技术,分析AZ31镁合金热挤压棒材和轧制薄板的织构特点;对具有不同初始织构的镁合金棒材和薄板进行力学性能分析,并从织构角度分析棒材的拉压不对称性和薄板的力学各向异性。结果表明:挤压镁合金棒材具有主要以(0001)基面平行于挤压方向的基面纤维织构,存在严重的拉压不对称性,其原因在于压缩时的主要变形方式为{1012}1011孪生;热轧镁合金薄板具有主要以(0001)基面平行于轧面的强板织构,具有显著的力学性能各向异性,其原因在于拉伸时不同方向的基面滑移Schmid因子不同。