长周期堆垛有序结构强化Mg-Zn-Y合金的组织与性能

为研究长周期堆垛有序( LPSO)结构对Mg-Zn-Y变形镁合金组织与性能的影响,通过铸造和热挤压工艺制备了Mg97Zn1Y2和Mg94Zn2Y4合金.采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及电子万能试验机等研究了2种合金在铸态、退火态以及挤压态下的显微组织和力学性能.研究结果表明,Mg97Zn1Y2和Mg94Zn2Y4合金的铸态组织均由α-Mg和18R型LPSO相构成,LP-SO相连接成网状分布在晶界.经500℃退火36 h后,Mg97 Zn1 Y2合金中部分块状LPSO相分解为细层片状,结构由18R转变为14H,但在Mg94Zn2Y4合金中未观察到LPSO相结构类型的转变.通过挤压变形,LPSO相沿挤压方向排列,合金强度得到大幅度提高,Mg97Zn1Y2和Mg94Zn2Y4合金的抗拉强度分别达到319和390 MPa.     

二次变形对挤压Mg-6Gd-3.2Y-xZn-0.5Zr显微组织及力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X线衍射、维氏硬度计和万能拉伸试验机研究二次变形对挤压Mg-6Gd-3.2Y-xZn-0.5Zr合金板材显微组织、时效行为及力学性能的影响.研究结果表明:加入合金元素Zn后,合金中形成了块状和针状的LPSO组织,块状LPSO组织能够细化挤压态合金的晶粒,改善合金的二次成形能力,针状LPSO组织能够减小时效强化相β',使其分布更加弥散,从而提高时效合金的拉伸力学性能;二次变形显著地改变了合金组织,使合金的晶粒沿变形方向拉长,并对时效过程产生了较大的影响,经过二次变形的合金强化相析出加快,时效峰提前,β'相尺寸更小,分布更加弥散,从而使合金获得了较高的力学性能.在LPSO组织和二次变形的共同作用下,T10态的合金C获得了最高的屈服强度和抗拉强度,分别为375 MPa和420MPa.     

热变形工艺对Incoloy800H合金微观组织的影响

为提高Incoloy800H合金的质量,在Gleeble-3800热模拟试验机上,采用等温压缩的方法,研究了Incoloy800H合金的热变形行为。试验结果表明,在950～1 200℃,变形量为10%～60%,变形速率为1s-1试验条件范围内,合金具有良好的塑性,变形后试样表面质量良好;试样发生明显动态再结晶,温度越高,变形量越大,再结晶孕育期越短。该合金析出相多为TiC,TiN和Cr的碳化物,呈薄片状、菱形或不规则块状,尺寸大多在2～3μm。固溶处理后,基体析出大量的弥散细小的碳化物,在晶界处为薄片状,为裂纹易于产生与扩展的区域,对组织性能不利。     

热变形参数对铸态高强铝合金微观组织的影响

文中采用Gleeble-1500D热力模拟试验机对具有铸态初始组织的新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金试样进行了热压缩试验,分析了热变形参数对该合金铸态组织在热变形过程中演变的影响。研究结果表明,热变形过程中,铸态树枝晶粒组织在热变形过程中变形拉长的同时,晶内树枝晶界在高温压缩扩散的作用下逐渐消失,转变为均匀的晶粒组织;析出相逐渐溶入基体组织;合适的热变形参数条件下,可以获得均匀的锻态组织。     

La-Mg-Ni/Co储氢合金中的相结构

应用真空电弧熔炼方法制备La-Mg-Ni/Co5：19和2：7型储氢合金.应用X射线衍射系统研究这两类合金的相结构,并测定各相的原子占位.研究表明：5：19型的（La1-xMgx）5Co19合金是由Pr5Co19,LaCo5和LaSb3V3种类型结构组成;在2：7型的（La1-xMgx）2Ni7合金中,除了（La0.85Mg0.15）2Ni7合金只含LaNi5类型相结构外,其他合金均含有LaNi5类型相结构及LaNi3或La2Ni7类型相之一.应用尝试法确定合金中各相的晶胞参数和体积的变化规律,并利用Rietveld全谱拟合分析方法测定了（La0.95Mg0.05）2Ni7合金的相结构及相含量.研究表明：两种储氢合金相结构中主相与晶界相的点阵常数之间存在良好的共格性.Mg原子同时部分取代La和Ni原子,随着Mg含量的增加,晶胞内空隙变大.由于吸收的H原子将占据这些空位,所以空位空间的增加有助于容纳更多的H.这暗示Mg原子的占位导致的晶体畸变与储氢合金储氢能力相关,同时由于Mg原子与H原子之间强的亲和力,以及主相与晶界相之间的共格关系,可以使得H原子更容易进人合金中,并形成稳定的相结构.     

共晶组织对2E12铝合金热变形行为及组织演变的影响

采用不同热处理方法制备过饱和固溶体(1号合金)和富含共晶组织(2号合金)这2种具有典型组织特征的2E12合金。结合热模拟实验和显微组织观察,针对2种合金铸锭在变形温度为340~490℃、应变速率为0.001~10 s-1下的变形行为以及组织演变特征进行研究。研究结果表明:在0.001~0.1 s-1的应变速率下,2号合金具有较高的峰值应力;在10 s-1的应变速率下,1号合金具有较高的峰值应力;1号合金在热变形过程中的主要失效形式表现为三叉晶界的失稳开裂;2号合金在340℃/10 s-1变形时的主要失效形式为晶界共晶组织的碎化;在490℃/0.001 s-1变形时的主要失效形式为晶界共晶组织的熔化开裂;在相同变形条件下,1号合金更容易发生动态再结晶且晶粒更细小;弥散分布的T相粒子可以促进合金均匀变形并且细化晶粒。     

热压缩变形终了温度对7050铝合金显微组织的影响

采用Gleeble1500热模拟机对7050铝合金进行多道次热压缩试验,热压缩开始温度为430℃,经过7道次热压缩变形,终了温度分别控制在300,340,370,400和430℃。采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察合金在不同终了温度热压缩变形后及固溶时效后的显微组织。研究结果表明:随着终了温度的升高,各相同道次的流变应力逐渐下降;热压缩变形后合金组织中第二相粒子逐渐减少;尺寸较小的亚晶逐渐演变成晶界平直的晶粒;当终了温度较低时,合金变形后储存大量的变形能,固溶时效后出现大量的再结晶组织;随着终了温度的升高,变形过程中动态、静态软化消耗的变形能增加,固溶时效后再结晶组织逐渐减少。     

7475铝合金超塑变形中的显微结构变化

对质点强化型的高强度7475铝合金超塑变形中显微组织变化进行了研究。结果表明,在超塑变形中发生下面三个连续过程:(1)位错从晶界发出;(2)位错攀移越过晶内弥散分布的第二相质点;(3)位错消失于晶界。位错密度随应变的增加而增加。位错攀移越过弥散质点的过程是合金超塑变形的速控过程,超塑变形的主要机制是晶界滑移伴随晶内位错运动。     

热处理对CuNi2Si合金组织和性能的影响

研究了不同预冷变形条件下时效温度及时间对CuNi2Si合金组织和性能的影响.结果表明:合金在880 ℃×2.5 h固溶,经不同预冷变形后时效,具有较强的时效强化特性;同时预冷变形能够促进时效过程中第二相的析出,并具有晶界析出倾向;当预冷变形达40%,500 ℃×1 h时效,合金布氏硬度(HB)达193,抗拉强度(R_m)达765 MPa,伸长率达11%,与未进行预冷变形的合金相比,可获得较高的硬度、强度及较好的综合性能.合金热处理后的拉伸断口为韧性断裂,形貌特征为沿晶型韧窝,这与析出相具有晶界析出倾向的特性一致.     

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.     

Microstructure,mechanical properties and deformation mechanisms of an Al-Mg alloy processed by the cyclical continuous expanded extrusion and drawing approach

Al-Mg alloys are an important class of non-heat treatable alloys in which Mg solute and grain size play essential role in their mechanical properties and plastic deformation behaviors.In this work,a cyclical continuous expanded extrusion and drawing(CCEED)process was proposed and implemented on an Al-3Mg alloy to introduce large plastic deformation.The results showed that the continuous expanded extrusion mainly improved the ductility,while the cold drawing enhanced the strength of the alloy.With the increased processing CCEED passes,the multi-pass cross shear deformation mechanism progressively improved the homogeneity of the hardness distributions and refined grain size.Continuous dynamic recrystallization played an important role in the grain refinement of the processed Al-3Mg alloy rods.Besides,the microstructural evolution was basically influenced by the special thermomechanical deformation conditions during the CCEED process.     

Ti-7333合金β锻动态再结晶行为

 利用Gleeble3800热模拟试验机研究了在温度870～970℃和应变速率0.001～10s^-1范围内,近β钛合金Ti-7333 β锻热变形的组织演化规律及动态再结晶行为.实验结果表明,Ti-7333钛合金在温度较高、应变速率较低的情况下变形时,表现出典型的动态再结晶行为,动态再结晶晶粒尺寸和再结晶体积分数均随变形温度升高和变形速率降低而增大,而应变速率对再结晶晶粒尺寸的影响较显著.在变形速率较高(>0.1s^-1)且变形温度较低(<870℃)时,晶粒严重变形拉长,但动态再结晶将很难发生.因子Z决定着动态再结晶晶粒尺寸,二者之间为幂指数关系.通过回归分析方法得出动态再结晶晶粒尺寸的数学表达式为：lnD_r=8.50949-0.31411lnZ.采用该表达式可以对一定变形条件的动态再结晶晶粒尺寸进行精确预测,从而为Ti-7333钛合金热变形条件下的组织控制提供可靠依据.不适当的热变形工艺会造成组织粗大或者不均匀,进而使材料性能恶化.因此,应该从材料组织均匀性和晶粒细化角度选择最佳的热变形参数.     

800H合金热变形行为研究

通过高温单道次压缩实验,研究800H合金在变形温度850～1 050℃和应变速率0.01～10 s-1条件下的热变形行为和微观组织变化.根据单道次压缩实验数据,绘制了不同变形条件下的800H合金真应力-真应变曲线,通过非线性回归建立了流变应力数学模型;通过线性回归建立了不同温度区间内热变形本构方程.分析了热变形条件对合金微观组织的影响,结果表明:动态再结晶更有可能发生在低应变速率和高变形温度的变形条件下;当变形温度低于950℃时,沿晶界析出的Cr23C6粒子对动态再结晶的发生有一定的抑制作用.     

Mg-9Gd-4Y-0.6Mn合金在293～723 K时的变形行为及微观组织演变

研究Mg-9Gd-4Y-0.6Mn 合金在应变速率为0.01 s-1、变形温度为293～723 K时的压缩塑性变形行为, 并在光学显微镜下观察合金在不同变形温度下的表面滑移线及孪生变形形貌与内部微观组织. 研究结果表明： 合金流变应力应变曲线在不同温度呈现出不同的形状, 加工硬化、动态回复和动态再结晶在不同的温度各自起到了重要的作用;在523 K以上时非基面滑移已被激活, 形变孪生在296～723 K范围都存在, 在673 K以上出现动态再结晶;动态再结晶晶粒优先在原始晶界和粗大第二相粒子处形核, 同时在723 K还观察到晶界弓出形核和＂孪生＂动态再结晶现象.     

Influence of stacking fault energy on formation of long period stacking ordered structures in Mg–Zn–Y–Zr alloys

The influence of alloying elements on the stacking fault energy (SFE) of Mg–Y–Zn–Zr alloys was calculated by using first-principles, and the microstructure of as-cast Mg-1.05Y-0.79Zn-0.07Zr (mole fraction, %) alloy prepared by conventional casting was investigated by SEM, TEM and HRTEM. The block-like long period stacking ordered (LPSO) phase, the lamellar LPSO phase and stacking faults were observed simultaneously and the lamellar LPSO structure and stacking faults were both formed on (0001)_α-Mg habit plane and grown or extended along [01i0]_α-Mg direction. The calculation results by the first-principles showed that the addition of Y can sharply decrease the stacking fault energy of the Mg–Zn–Y–Zr alloy, while Zn slightly increases the stacking fault energy of the alloy. The influence of stacking fault energy on the formation of LPSO was discussed. It shows that LPSO may nucleate directly through stacking faults and the lower stacking fault energy was in favor of formation of LPSO.     

Microstructure evolution and mechanical properties of a large-sized ingot of Mg-9Gd-3Y-1.5Zn-0.5Zr (wt%) alloy after a lower-temperature homogenization treatment

In this paper, a large-sized ingot of Mg-9Gd-3Y-1.5Zn-0.5Zr (wt%) alloy with a diameter of 600 mm was successfully prepared by the semi-continuous casting method. The alloy was subsequently annealed at a relatively low temperature of 430℃ for 12 h as a homogenization treatment. The microstructure and room-temperature mechanical properties of the alloy were investigated systematically. The results show that the as-cast alloy contained a mass of discontinuous lamellar-shaped 18R long-period stacking ordered (LPSO) phases with a composition of Mg₁₀ZnY and an α-Mg matrix, along with net-shaped Mg₅(Y,Gd) eutectic compounds at the grain boundaries. Most of the eutectic compounds dissolved after the homogenization treatment. Moreover, the amount and dimensions of the lamellar-shaped LPSO phase obviously increased after the homogenization treatment. The structure of the phase transformed into 14H-type LPSO with composition Mg₁₂Zn(Y,Gd). The mechanical properties of the heat-treated large-sized alloy ingot are uniform. The ultimate tensile strength (UTS) and tensile yield strength (TYS) of the alloy reached 207.2 MPa and 134.8 MPa, respectively, and the elongation was 3.4%. The high performances of the large-sized alloy ingot after the homogenization treatment is attributed to the strengthening of the α-Mg solid solution and to the plentiful LPSO phase distributed over the α-Mg matrix.     

铝锂合金超塑性变形模型

透射电镜(TEM)观察表明 8090 和 CP276 铝锂合金在超塑性变形最佳条件下,除位错滑移、攀移和扩散蠕变外,还发生贯穿变形始终的动态回复和动态再结晶,研究指出,8090和 CP276 铝锂合金的超塑性变形是位错滑移、在晶界上的位错攀移、三角晶界处阻碍晶粒的动态再结晶及扩散蠕变共同协调晶界滑动的过程,其中,在晶界上的位错攀移及三角晶界处阻碍晶粒的动态再结晶是两个交替作用的速控过程。本文提出了有动态回复和动态再结晶参与协调晶界滑动的超塑性变形复合模型。由该模型解释了 8090 铝锂合金冷、热轧态及 CP276铝锂合金超塑性能的差异。     

工艺参数对低铝钛GH600合金显微组织及析出相的影响

利用Gleeble3800热模拟实验机,对低铝钛GH600合金进行热压缩实验;利用金相显微镜研究工艺参数对显微组织演变规律的影响;利用透射电镜及能谱观察分析析出相、位错等微观结构。结果表明:提高变形量可以得到细晶组织,改善合金的使用性能,并且在大变形量下,动态再结晶容易进行,软化效果得到提高,在一定程度上改善合金的加工性能。当变形温度升高时,再结晶比例得到很大的提高,合金动态再结晶体积分数增大,位错密度降低,使加工容易进行。但当变形温度过高时,再结晶组织会出现粗化现象。低铝钛GH600合金的优选热加工工艺参数为:温度1 100~1 150℃,变形量60%。在这种工艺条件下,合金中的再结晶程度最高,再结晶晶粒没有出现粗化现象,并且析出相的成分、尺寸也为理想状态。     

Microstructure and mechanical properties of AZ91 magnesium alloy subject to deep cryogenic treatments

AZ91 magnesium alloy was subjected to a deep cryogenic treatment. X-ray diffraction (XRD), scanning electronic microscopy (SEM), and transmission electronic microscopy (TEM) methods were utilized to characterize the composition and microstructure of the treated samples. The results show that after two cryogenic treatments, the quantity of the precipitate hardening β phase increases, and the sizes of the precipitates are refined from 8–10 μm to 2–4 μm. This is expected to be due to the decreased solubility of aluminum in the matrix at low temperature and the significant plastic deformation owing to internal differences in thermal contraction between phases and grains. The polycrystalline matrix is also noticeably refined, with the sizes of the subsequent nanocrystalline grains in the range of 50–100 nm. High density dislocations are observed to pile up at the grain boundaries, inducing the dynamic recrystallization of the microstructure, leading to the generation of a nanocrystalline grain structure. After two deep cryogenic treatments, the tensile strength and elongation are found to be substantially increased, rising from 243 MPa and 4.4% of as-cast state to 299 MPa and 5.1%.     

Ti-15-3合金再结晶组织的预测

通过热模拟压缩试验和定量金相法研究了热变形参数对Ti-15-3合金固溶处理过程中再结晶组织的影响规律。随着变形温度的降低、变形程度和变形速率的增大,再结晶晶粒尺寸减小,再结晶体积分数增大。采用人工神经网络的方法建立了再结晶晶粒尺寸和再结晶体积分数的预测模型。预测结果与实测结果吻合较好,表明该方法对Ti-15-3合金热变形固溶处理后的再结晶组织具有良好的预测能力。这对于制定其合理的热加工工艺、保证产品质量具有重要意义。