退火工艺对AZ31B镁合金铸轧板组织和性能的影响

研究不同退火温度、时间对普通铸轧和复合能场(电磁场+超声波)铸轧AZ31B镁板组织及性能的影响。研究结果表明:铸轧镁板的再结晶温度在复合能场作用下降低了约50℃;250℃退火时,普通铸轧镁板无明显再结晶,复合能场铸轧镁板局部再结晶;在300℃,4 h时,铸轧镁板均充分再结晶,复合能场铸轧镁板晶粒细小,组织均匀,平均晶粒直径为8~13μm,而普通铸轧镁板晶粒平均晶粒直径为14~19μm;400℃退火时,晶粒开始粗大,1 h时复合能场铸轧镁板与普通铸轧镁板的平均晶粒直径分别为28~33μm和20~25μm。退火后,铸轧镁板内析出相数减少,复合能场铸轧镁板析出相弥散分布在晶界上,普通铸轧镁板析出相较多并富集在晶界和晶界附近。退火后铸轧镁板的塑性变形能力明显改善,在300℃,4 h时,复合能场铸轧镁板的硬度、抗拉强度、屈服强度、伸长率比普通铸轧镁板分别提高了4.7%,17.2%,34.1%和74.6%。     

水平式双辊连续铸轧铅合金板的试验研究

研制了适合铅合金板连续铸轧使用的复合型铸嘴.研究了铸轧过程中温度与轧制速度等工艺参数对轧制过程的影响,试验表明最佳铸轧温度范围为355～370℃,最佳轧制速度范围为1.1～1.2m/min.对连续铸轧法生产的铅合金板带与铸造+轧制法生产的铅合金板带进行对比测试.结果表明:二者的密度、电导率大小相当;晶粒尺寸大小相当,合金元素均成弥散分布;在力学性能方面,连续铸轧法生产的铅合金板带略低于铸造+轧制法生产的,这可能是由于合金元素Ca的缺少所致.用水平式双辊连续铸轧法成功轧制出基本满足商业使用要求的铅合金板带.     

水冷铜模与砂模铸造M2钢显微组织对比

采用实验室25 kg高频真空感应炉熔炼M2钢,并用水冷铜模和砂模均浇铸为横截面100 mm×50 mm的M2钢铸锭,研究冷却速度对M2钢二次枝晶间距、渗透率、碳化物和晶粒尺寸及分布的影响.研究结果表明：M2钢凝固过程中,快的冷却速度能有效减小二次枝晶间距、渗透率、晶粒和网状碳化物的尺寸,同时可以改善晶粒和网状碳化物的分布和均匀性；砂模和水冷铜模M2钢铸锭的平均二次枝晶间距分别为42.5μm和21.6μm,平均冷却速度为1.06 K·s-1和12.50 K·s-1,平均渗透率分别为0.13μm2和0.035μm2.快的冷却速度能有效减轻中心碳偏析程度,砂模和水冷铜模模铸的M2钢铸锭中心碳化物面积分数分别为0.46和0.30,且其较各自的平均值分别增大38.7%和2.2%；水冷铜模铸锭平均晶粒尺寸(43.1μm)较砂模铸锭的平均晶粒尺寸(72.6μm)减小约40.7%,铸锭中心晶粒尺寸减小43.2%,且水冷铜模铸锭的晶粒尺寸较砂模铸锭均匀.文中获得了M2钢凝固过程中晶粒尺寸与冷却速度的关系式.     

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~(-3)s~(-1)和10~(-2)s~(-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~(-3)s~(-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。     

热压铁氧体的显微结构

铁氧体的抗折强度与其密度和晶粒尺寸有关。晶粒尺寸增大,抗折强度减小。热压铁氧体磁头的寿命与晶粒尺寸有关。如图1所示。晶粒太小时(小于30～40μm)小晶粒容易崩落,使磁头缝隙和迹面破坏,磁头寿命减小。同时铁氧体磁头的信燥比也与晶粒尺寸有明显的依赖关系。如图2所示。当平均晶粒尺寸大于40～50μm时,磁头的信噪比显著降低。所     

不同加工方式对TC4钛合金组织与力学性能的影响

分别采用激光快速成型(3D打印)技术、锻造和铸造方法制备了TC4钛合金试样.通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪以及力学性能测试设备分别分析了不同制备方式成型样品的微观组织和力学性能变化规律.结果表明,3D打印成型的钛合金组织和性能有明显的取向性.3D打印横向样品抗拉强度和延伸率分别为1 013 MPa和8%,纵向抗拉强度和延伸率分别为972 MPa和15%;锻造样品抗拉强度和断后延伸率分别为877 MPa和18%;铸造样品的抗拉强度和延伸率分别为836 MPa和4%.不同成型方式样品力学性能的差异来自于其形成的不同微观组织和晶粒大小.3D打印TC4钛合金样品会在其成型快速冷却过程中形成网篮组织,且晶粒非常细小,约为2～3μm.锻造样品成型时形成等轴组织,晶粒尺寸约为10μm,且微观组织比3D打印和铸态合金更加均匀,因而具有更高的延伸率.铸造样品中形成魏氏组织,晶粒尺寸达到20～25μm,组织分布亦不均匀,因而,其具有更低的力学性能指标.     

双辊铸轧镁合金薄带冷轧实验研究

采用AZ31镁合金铸锭在实验室立式等径双辊铸轧机上进行铸轧试验;对铸轧带坯直接进行冷轧和冷轧后退火处理.研究了AZ31镁合金薄带立式双辊铸轧工艺及铸轧带坯进行冷轧、轧后退火过程的组织演变行为.采用合理的工艺参数,成功铸轧出镁合金薄带,同时由于双辊铸轧快速冷却和压力下凝固成形技术特点,改善了镁合金的凝固组织.对铸轧镁合金带坯直接进行冷轧,最大变形量可以达到40.7%.经过冷轧后的镁合金板材,在350℃下退火30~60 min,可以获得平均晶粒直径为9~10μm的等轴晶细晶组织.     

异径轧制对AZ31镁合金薄带微观组织的影响

考虑到轧制镁合金薄带板形的控制精度要求,采用小辊径同径轧制和异径轧制工艺分别制备了0.5,1.0 mm的AZ31镁合金薄带,研究不同工艺过程中板材内部晶粒微观组织的变化规律以及同径轧制与异径轧制在轧制过程中的对称性问题.结果表明:0.5 mm异径轧制和同径轧制板带的晶粒尺寸分别为8.8和10.1μm,1.0 mm的分别为13.6和16.7μm.0.5 mm的异径轧制与同径轧制的单元等效塑性应变最大值分别为0.42和0.29,1.0 mm的分别为0.75和0.66,与实验结果相符.0.5 mm同径轧制的特征节点在板带上中下部的等效米塞斯应力和剪切应力分布对称,异径轧制的分布非对称.0.5 mm板带经过250,300,350℃退火1 h后,异径轧制的晶粒长大较缓慢,同径轧制的晶粒长大较快.350℃下,异径轧制的晶粒尺寸为9.8μm,同径轧制的为24.9μm.     

一种高Nb-IF钢的组织和织构特征

以一种新型高Nb-IF钢和传统Nb+Ti-IF钢为研究对象,分别进行相同的冷轧及退火处理,对比研究了两种实验钢的微观组织和织构演变特征.结果表明:与传统Nb+Ti-IF钢相比,该新型高Nb-IF钢由于添加了较高含量的C和过量的固定元素Nb从而提高了再结晶温度;875℃退火时,平均晶粒直径由传统Nb+Ti-IF钢的15.4μm细化到12.1μm,大量尺寸在10～30nm之间的细小Nb(C,N)复合析出粒子是其晶粒细化的原因;有利r值的ND∥{111}纤维织构峰值更加尖锐且发展速度较快.EBSD分析结果表明,该新型高Nb-IF钢组织均匀性良好,相邻晶粒取向夹角≤15°的小角晶界及低ΣCSL晶界含量...     

时效处理对Mg-4Zn合金组织及耐蚀性的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、静态浸泡及电化学测试手段研究了时效处理对高应变速率轧制Mg-4Zn合金板材微观组织和耐腐蚀性能的影响.结果表明:轧制态Mg-4Zn合金组织由细小均匀的动态再结晶晶粒组成,平均晶粒尺寸为3μm,合金内部析出相分布不均匀,局部区域存在位错;预时效(70℃/10 h)处理后合金内部析出大量GPI区(长度3～10 nm,宽约2～3个原子间距)和球状GPII区(直径4～10 nm);70℃/10 h+160℃/2 h时效处理后合金内部位错密度显著降低且析出相分布更为均匀;Mg-4Zn合金在Hank's溶液中的腐蚀形式为丝状腐蚀与点状腐蚀相结合;随着时效时间的延长,其耐腐蚀性能呈现先升高后降低的趋势.时效2 h时合金的耐蚀性达到最佳(平均腐蚀速率为0.28 mg·cm-2·d-1,腐蚀膜厚约6.3μm,腐蚀电位为-1.41 V,腐蚀电流密度为11.8μA/cm2),可归因于时效后位错密度降低、析出相分布更为细小均匀.     

晶粒尺寸对车轮钢解理断裂韧性的影响

通过紧凑拉伸试验研究了碳的质量分数约为0.5%的C50车轮钢解理断裂韧性KIC(即条件断裂韧性KQ)与晶粒尺寸的关系.结果表明,晶粒尺寸对试样的断裂韧性有明显的影响,但决定车轮钢解理断裂韧性的是组织中最大的晶粒尺寸,而不是平均晶粒尺寸,最大晶粒尺寸越大,断裂韧性越低.对于C50车轮钢,当前5%的最大晶粒平均尺寸为30~73μm时,车轮钢的条件断裂韧性KQ与晶粒平均尺寸的对数呈线性关系.     

退火温度对20MnSi钢ECAP变形组织的影响

采用C方式等径弯曲通道变形(ECAP)法制备了平均晶粒尺寸～0.20 μm的亚微晶20MnSi钢,研究了退火温度对ECAP变形组织的影响.结果表明,随退火温度升高,ECAP变形获得的亚微晶铁素体变形组织在原位逐渐演变为再结晶组织,300～500℃退火1 h后,亚微晶铁素体组织稳定,晶粒无明显长大.退火温度高于500℃后,铁素体晶粒开始明显长大,650℃退火后的铁素体平均晶粒尺寸～8μm.经ECAP变形的珠光体组织在较低温度退火时,渗碳体具有较强的球化能力.     

超声铸造对AZ31镁合金铸锭及热轧板材组织与性能的影响

采用超声铸造方法制备AZ31镁合金铸锭,并对其组织性能进行研究.研究结果表明:超声铸造后AZ31合金铸锭晶粒尺寸平均值为140 μm,比常规铸造的铸锭品粒尺寸350 μm更细小,同时合金中第二相分布更加均匀弥散,这使合金铸锭的综合力学件能提高并有利于后续铸锭的热轧开坯.经过超声铸造的AZ31镁合金热轧后板材的品粒尺寸(5～30 μm)也比常规铸造锭坯热轧板材晶粒尺寸(40～60 μm)要细小,这使超声铸造AZ31镁合金热轧后板材的典型力学性能比常规铸造后热轧的合金板材的好,抗拉强度提高约18％,伸长率相当;超声铸造有利于细化AZ31镁合金晶粒,改善第二相在枝晶间的分布,提高合金的力学性能和加工变形能力.     

AZ91D镁合金组织细化及其对部分重熔半固态组织的影响

通过对熔体进行高强度剪切处理,研究了其对AZ91D镁合金的组织细化作用,获得了不同的铸锭组织,并研究了铸锭初始组织对二次加热后组织的影响.结果表明,熔体高强度剪切处理具有显著的晶粒细化作用,在650℃对熔体高强度剪切处理后,AZ91D镁合金铸锭平均晶粒尺寸由500μm降到170μm.降低熔体处理温度至605℃,组织得到进一步细化,平均晶粒尺寸约为60μm.原始组织大小对二次加热后组织的大小、液相分布具有重要的影响.熔体高强度剪切处理对AZ91D镁合金铸锭的晶粒细化作用在二次加热后能够基本保留下来.在相同的加热条件下,均匀细小的原始组织有利于获得更高的有效液相分数和更趋于球形的晶粒组织.     

铝合金大铸锭超声半连铸多场耦合的数值模拟与实验研究

建立了超声场下直径630 mm的铝合金大铸锭热顶半连铸过程中多场耦合的数学模型,采用有限体积法及自定义函数获得超声作用下结晶器内声场、流场和温度场的分布,并进行工业化实验研究。综合工业实验和仿真结果分析超声对热顶半连铸铝合金大铸锭细晶的机理。模拟结果表明,超声波对宏观物理场的影响非常明显,施加超声后,辐射杆端面下方形成向上的回流区,强烈的紊流促进铝熔体的传质传热,减小液穴深度,使液穴更加平缓,同时初始凝壳点下移,过渡带变窄,铸锭中心处过渡带宽度从342 mm减小到120 mm左右。分析实验结果发现,经超声处理,铸锭组织普遍变得细小、均匀,平均晶粒尺寸减小103μm,最大最小晶粒尺寸差从135μm减小到64μm,且凝固组织晶界变细。     

TSCR工艺参数对Fe-3%Si钢带显微组织的影响

在实验室模拟薄板坯连铸连轧(TSCR)生产Fe-3%Si钢带,研究薄板坯连铸连轧不同工艺参数对Fe-3%Si钢带热轧和常化显微组织的影响.结果表明,TSCR工艺生产的Fe-3%Si钢带热轧显微组织沿板厚方向呈现组织不均匀性,1 200℃保温20 min,前两道压下量较大、道次递减的显微组织过渡层再结晶晶粒数较多且相对均匀细小,没有中心层拉长的条带组织,有利于二次再结晶的完善.显微组织平均晶粒尺寸与传统流程热轧平均晶粒尺寸相差1.5μm,具有几乎相同的位错形貌,头部和中部显微组织差别都很小.热轧显微组织质量决定了常化后显微组织的质量.     

等径弯曲通道变形制备超细晶铝合金的组织性能

用等径弯曲通道变形(ECAP)的方法制备出超细晶铝合金材料,并研究了在不同道次条件下其显微组织的演化过程.研究表明,随着强烈塑性变形的增加,显微组织中开始形成大量晶粒尺寸小于1μm的位错胞组织,当其晶界取向差增大时,亚晶粒变为越来越细的板条状组织.当经过8道次ECAP变形后,晶粒尺寸由变形前的约50μm细化为约0.2μm.该超细晶铝合金材料在150℃的退火条件下,其晶粒尺寸稳定在0.2～0.3μm的范围内.在温度为500℃、应变速率为10-3s-1的拉伸实验中,该超细晶铝合金材料的最大延伸率高达370%,呈现出良好的超塑性.     

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^-2s^-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。     

单级时效处理对6082铝合金型材微观组织的影响

为优化时效处理参数,探索时效处理对材料的强韧化影响机制,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)研究了单级时效处理对6082铝合金挤压型材微观组织演变的影响.结果表明:时效处理可以使6082铝合金棒材挤压成型材的过程中储存的残余应力得到有效去除,晶粒出现细微长大现象,平均尺寸由7.02μm增长为9.80μm;平均晶界角度降低,从25.51°降到16.06°,低角度晶界比例显著提高,从47.91%提高至67.47%;时效处理可以使晶粒{100}和{110}方向的晶粒分布发生明显的变化,明显增强了试样在{100}和{110}方向的织构.这些转变有利于6082铝合金挤压型材综合性能的提高.     

356铝合金液相线半连续铸造组织的研究

研究了液相线半连续铸造条件对356铝合金组织的影响·结果表明,合金熔体在常规铸造温度(720℃)下浇注获得的锭坯边部和中心部位的组织都是粗大的枝晶,极不均匀;在略高于液相线温度(625℃)保温30min后的铸造组织边部是细小枝晶组织,中心部位是均匀的近球形晶粒组织;在液相线温度(615℃)保温后进行半连续铸造获得的锭坯中心和边部组织均是均匀、细小的近球形组织,晶粒的平均等积圆直径为25～35μm,平均圆度为1.75～2·另外,一次冷却强度的降低、二次冷却强度的增大和铸造速度的减小有利于均匀、细小的近球形组织的形成·