高锰钢形变过程中加工硬化机理的研究

采用Gleeble-3500试验机对ZGMn13Cr2高锰钢进行0.1s-1应变速率下的室温压缩实验,应变量分别为5%,30%和50%.利用金相显微镜、维氏显微硬度机、XRD和TEM等方法,研究了压缩变形量对ZGMn13Cr2显微组织衍变及加工硬化机制的影响.结果表明:高锰钢压缩变形后晶粒内出现大量变形带,变形带相互交叉、缠结、割截.压缩变形量为5%时,高密度位错相互缠结呈位错胞或者位错墙,压缩变形量为30%时,基体内出现形变孪晶,随着变形量的进一步增大,孪晶的密度和体积分数增大,水韧态高锰钢在压缩变形量为50%的条件下,其显微硬度与初始态相比提高了125%,达到HV560.8.XRD结果显示,压缩变形后基体组织为奥氏体和少量的碳化物,未发现相变诱发马氏体组织.随着变形量的增大,高锰钢加工硬化机理由位错强化机制向形变孪晶强化为主、位错+少量层错强化机制为辅的机制转变.     

30Mn20Al3无磁钢加工硬化行为和组织变化

研究了30Mn20Al3无磁钢冷轧板经1 000和800℃固溶处理10 min后的拉伸变形加工硬化行为和组织结构变化.结果表明:该钢的加工硬化速率在不同变形阶段随真应变的变化呈现不同的规律,加工硬化指数随真应变增加而增加.OM和TEM观察显示,变形量小时,滑移为主要变形机制;变形量增大,变形机制以形变孪晶与位错及形变孪晶之间的交互作用为主;1 000℃固溶处理的晶粒尺寸较800℃大,变形过程中产生的形变孪晶较多,且随着变形量增加,形变孪晶可持续形成,增大了TWIP效应;晶粒尺寸减小使变形过程中的形变孪晶产生的临界应力增大,抑制形变孪晶的产生,从而减小了TWIP效应.     

Fe-28Mn-3Si-3Al TWIP钢变形的微观组织特征

采用扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术对TWIP钢拉伸变形后的组织进行了观察和分析. 研究结果表明,热处理后的TWIP钢中存在60%的退火孪晶,变形后孪晶量减少为32%. 在拉伸过程中,具有退火孪晶的晶粒内部首先发生变形,产生的变形孪晶遗传了退火孪晶的取向. 变形过程中孪晶和位错相互作用、孪晶和孪晶相互作用以及孪晶取向改变引发滑移的综合结果使TWIP钢同时获得高塑性和高强度,因此变形过程中孪生变形是TWIP钢的主要变形机制.     

双峰组织ZA21镁合金棒材的拉–压不对称性及变形机制研究

本文通过挤压及热处理分别制备了两种具有完全再结晶晶粒的ZA21镁合金棒材,分别为晶粒尺寸成大小两种状态分布的双峰组织以及晶粒尺寸均匀的均匀组织,对这两种棒材沿轴向分别进行了拉伸及压缩试验,旨在研究具有双峰组织和均匀组织特征的ZA21镁合金棒材的拉伸?压缩不对称性（拉?压不对称性）,并揭示相应变形机制。结果表明,拉伸和压缩状态下双峰组织的屈服强度分别为206.42和140.28 MPa,高于均匀组织在拉伸和压缩状态的屈服强度,分别为183.71和102.86 MPa。变形过程中,拉伸状态下的柱面滑移和拉伸孪生、压缩状态下的基面滑移和拉伸孪生主导了屈服行为,导致了轴向拉?压不对称性。然而,由于拉伸状态下细晶中基面滑移的激活以及压缩状态下细晶对拉伸孪生的抑制作用,相较于均匀组织较高的拉-压不对称性（0.56）,双峰组织的拉?压不对称性（0.68）明显降低。变形过程中出现了多种拉伸孪晶,孪晶变体的选择取决于母晶可能激活的六种变体的施密特因子。此外,通过改进的霍尔?佩奇公式,发现双峰组织对屈服的强化作用取决于平均晶粒尺寸以及粗晶和细晶的占比。     

高应变速率下钛-钢复合板界面组织特征及变形机制

在高应变速率下,钛-钢复合板不同材料以不同的变形机制协调变形,结合界面起到至关重要的作用.本文分析研究了高应变速率下钛-钢复合板的界面组织特征和变形机制.结果表明:在钢侧,随着应变速率的提高,小角度(3°~10°)晶界含量增多,织构组分{1-12}〈2-41〉逐渐演变为织构{6-65}〈38-6〉和{111}〈1-10〉.在钛侧,随着应变速率的提高,出现了明显的形变孪晶组织,三种形变孪晶如{11-21}〈1-100〉拉伸孪晶、{11-22}〈11-23〉压缩孪晶和{10-12}〈10-11〉拉伸孪晶产生的难易程度不一样,变形机制由常规的"孪生变形为主"转变为"位错滑移与孪生变形共存"的复合变形模式.在结合界面处,随着应变速率的提高,需要适应由两侧产生的不同变形抗力,才能够实现连续变形而不致使材料发生破坏,其主要的协调机制依靠结合界面及附近晶粒的滑移实现变形.     

铸态AZ91镁合金的压缩变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了铸态AZ91镁合金在变形温度为473～673 K,应变速率为0.005～5 s-1条件下的压缩变形行为.结果表明,实验合金的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大,并且符合Zener-Hollomon参数的幂指数关系.通过对实验数据进行多元回归分析,所得流变应力方程中的参数β、A和变形激活能Q分别为0.101 5,2.386 3×109和175.667 kJ/mol.合金在不同温度阶段呈现不同的组织特征,当变形温度为473 K时,合金显微组织以孪晶、滑移带为主;当变形温度为573～673 K时,则以动态再结晶晶粒为主.为进一步系统研究该合金的塑性加工提供一定的实验依据.     

铸态和锻态高强铝合金热变形组织的演变

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机对具有铸态和预锻态初始组织的新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金试样进行了热压缩试验,分析了该合金铸态和锻态初始组织在热变形过程中的演变。研究结果表明,高温低应变速率条件下,铸态树枝晶粒在热压缩变形拉长的同时,晶内树枝晶界在高温压缩扩散的作用下逐渐消失,转变为粗大均匀且变形拉长的晶粒组织。当压缩变形量很大时,剧烈拉长的晶粒将通过几何动态再结晶得到细化。预锻态试样压缩过程中,适当的温度和应变速率条件下即可发生动态再结晶,形成细小均匀的再结晶新晶粒。     

镁合金大压下轧制变形区内的微观组织变化

通过对定向凝固镁合金板材单道次大压下(50%)轧制变形区内微观组织形貌的观察,以及数值模拟得到的等效应变、静水压力、剪切应力在变形区内的分布情况,分析了镁合金变形机制与变形区内应力应变状态之间关系。实验结果表明:镁合金的变形机制随着剪切应力的增加而从以滑移为主逐渐转化为以孪生为主。随着静水压力的增大,孪晶变细,间距变小,静水压力阻碍了晶间变形。等效应变与孪生变形程度在变形区内的分布趋势一致。在厚度方向上,孪晶密度从表面到中心逐渐减小。     

考虑孪晶内二次滑移的镁单晶细观本构模型

基于晶体塑性理论,建立了一个考虑滑移、形变孪晶以及孪晶内二次滑移的镁单晶弹-黏塑性细观本构模型,并在有限元软件ABAQUS的用户子程序UMAT中数值实现.利用该模型对镁单晶的室温平面压缩试验进行了模拟,研究了不同加载取向下镁单晶变形机制的演化规律.结果表明:镁单晶的变形机制与取向密切相关,其力学行为表现出强烈的各向异性特征;拉伸孪晶在特定取向下能够提供沿晶粒c方向伸长的变形,并引起晶粒的重取向;在某些变形状态下,当拉伸孪晶达到饱和体积分数后,孪晶内会出现二次滑移.     

690合金高温连续变形动态再结晶行为

应用液压机对690合金圆锥试样在3种不同温度下(1100、1140和1180℃)进行连续压缩变形实验,利用光学显微镜和背散射衍射技术研究690合金在热加工过程的动态再结晶行为.研究发现:在连续热压缩变形过程中动态再结晶以三叉晶界形核—原始晶界形核—孪晶形核(孪晶界和孪晶碎化)—晶内形核的顺序发展,而孪晶促进了690合金的再结晶过程.     

Effects of annealing temperature on the microstructure and properties of the 25Mn-3Si-3Al TWIP steel

Microstructures and mechanical properties of the 25Mn twinning induced plasticity (TWIP) steel at different annealing temperatures were investigated. The results indicated that when the annealing temperature was 1000℃, the 25Mn steel showed excellent comprehensive mechanical properties, the tensile strength was about 640 MPa, the yield strength was higher than 255 MPa, and the elongation was above 82%. The microstructure was analyzed by optical microscopy (OM), X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). Before deformation the microstructure was composed of austenitic matrix and annealing twins at room temperature; at the same time, a significant amount of annealing twins and stacking faults were observed by TEM. Mechanical twins played a dominant role in deformation and as a result the mechanical properties were found to be excellent.     

Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si钢拉伸变形机理研究

采用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜研究了Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si TRIP/TWIP钢在不同变形量下的微观组织变化.结果表明:在应变初期,主要是形成层错和位错;随应变的增大,γ奥氏体相逐渐减少,ε马氏体相和α马氏体相增多;在断裂阶段,主要组成相为α马氏体,即Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si钢在拉伸变形过程中主要发生γ→ε→α或γ→α相变诱导塑性变形.金相组织表明:该钢变形量达到6.5%时,开始出现许多平直的条纹(通常称为形变孪晶);但高分辨透射电镜研究表明:不同程度变形后的微观组织都难以观察到形变孪晶,而那些金相组织和低倍透射电镜照片上的平直条纹往往是ε马氏体相,这进一步证实该钢的变形机制主要是TRIP效应.     

退火温度对单向纤维晶纯铜线材组织性能影响

对退火前后单向纤维晶纯铜线材组织进行了观察，测试了其力学与导电性能，结果表明：在300℃以下退火时，线材的金相显微组织与退火前相比没有明显变化，仍然保持为连续纤维晶，其抗拉强度有所下降，延伸率有所增加；在400℃退火时，线材发生完全再结晶，且有孪晶生成；500％退火时，再结晶晶粒长大；在400℃以上退火时，抗拉强度大幅度下降，延伸率显著增加；在200～400℃的范围退火时，电导率增加，但增幅较小。     

汽车用TWIP钢的力学性能与微观组织

采用热轧、冷轧及退火处理等工艺,对成分为25Mn-3Si-3Al的TWIP钢进行了试制,研究了钢板的力学性能、微观组织及其断裂机制,并采用X射线测定了钢板的晶体学织构.实验结果表明:钢板拉伸时发生典型的延性断裂;拉伸前的组织为伴有大量退火孪晶的奥氏体;在拉伸过程中退火孪晶转变成形变孪晶,使产品的强度和塑性提高;退火过程中形成的织构组分有利于塑性变形.     

混凝土和钢管的力学性能和变形特点研究

对强度分别为54 MPa、83 MPa、116 MPa的混凝土和壁厚分别为1．0 mm、2．0 mm、4．7 mm的钢管力学性能和变形特点进行了研究。结果表明:混凝土强度越高,应力-应变关系线性段比例越高,横向变形越小,说明越接近均质材料。在受压条件下壁厚4．7 mm的钢管屈服后,荷载仍缓慢上升;壁厚2．0 mm钢管,达极限荷载后缓慢卸载,而壁厚1．0 mm的钢管在弹性阶段达极限荷载后突然卸载,表现为弹性失稳破坏。用澳大利亚标准AS4100-1900计算薄壁钢管的强度最为准确。     

单晶铜纳米线弯曲、扭转的变形机制的分子动力学研究

本文利用分子动力学方法研究了〈001〉/{100}和〈110〉/{111}两种单晶铜纳米线在弯曲、扭转载荷作用下的变形机制和力学行为.在〈001〉/{100}铜纳米线的弯曲过程中,当弯曲角度很大时,我们观察到了一些五重变形孪晶.分析表明,配位数为12的其它原子类型与hcp原子类型间的相互转化是导致出现这种五重变形孪晶的重要因素.这个结果与文献（Appl Phys Lett,2006,89：041919）所报道的纳米晶铜在拉伸状态下所观察到的五重变形孪晶的形成过程截然不同;然而该孪生变形机制并未在相应的？110？/{111}单晶铜纳米线的弯曲加载过程中被发现.此外,通过对〈001〉/{100}和？110？/{111}单晶铜纳米线进行扭转模拟,我们发现,这两种纳米线的扭转塑性变形分别是以从表面边角和侧表面发射全位错为主的变形机制.     

AZ31镁合金的热变形加工图及其应用

为了确定AZ31镁合金轧制工艺参数,利用Gleeble--3500热模拟试验机进行热压缩试验以测试其热变形行为,并根据动态材料模型理论得到其热加工图.当变形温度为380～400℃、应变速率为3～12 s-1时,功率耗散效率大于30%,属于动态再结晶峰区;在该区域进行异步轧制变形退火处理后得到平均晶粒直径为2.3μm的细晶组织,抗拉强度为322.7MPa,延伸率为19.6%.当应变速率大于15 s-1时,属于流变失稳区,250～300℃低温加工时合金的塑性显著降低,350～400℃高温加工时合金出现混晶组织.