LC4铝合金超塑性变形过程的显微组织研究

本文用金相显微镜及透射电镜研究了超塑性变形对LC4铝合金显微组织的影响。该合金在超塑性变形过程中,除发生大量晶界滑动及晶粒转动外,扩散蠕变在超塑性变形总量中约占15%。在经过超塑性变形的材料内,晶粒内位错密度很低,而晶界处普遍存在由非固有晶界位错规则排列而成的位错群列。这种非固有晶界位错能在超塑性变形过程中以滑移-攀移的方式沿晶界运动,其滑移分量导致晶界滑动,其攀移分量导致扩散蠕变,可协调晶界滑动产生的变形。在超塑性变形后期,在扩散蠕变所产生的晶界旁的无沉淀区内,观察到了自晶界上大粒子处产生的棱柱位错环,导致试样最终断裂的空洞的形核与这种棱柱位错环有关。     

6063铝合金的多轴比例疲劳特性及其微观机理

对6063铝合金进行多轴比例加载疲劳试验及微观结构观察,分析材料的疲劳特性及其微观机理.结果表明:随着等效应力幅值的提高,6063铝合金的疲劳寿命降低,材料的循环硬化现象逐渐明显,位错结构密度逐渐增大,位错由初步的交滑移结构演变为明显的迷宫状结构;使用MansonCoffin公式可对铝合金的多轴比例加载疲劳寿命进行准确的预测;位错结构是影响6063铝合金循环特性和疲劳寿命的主要因素.     

电流对金属超塑性变形中晶内位错形态的影响

在7475铝合金超塑性变形过程中沿拉伸方向对试样通以脉冲电镜，对变形后试样的透射电镜观察发现晶内位错呈顺电子流动方向排列的形态，而且位错密度有增加的迹象，分析认为这种位错形态的产生源于由脉冲电流而引起的电子风对位错段产生的一个类似于外加应力的电子风力，此力促进了位错的运动。由于大部分位错被合金中的沉淀相粒子钉扎住，因此位错的自由端在电子风力的推动下绕沉淀相粒子转动，直至位错线与电流方向平行，另外电子风力也会促进被阻塞在沉淀相粒子处的位错团的移动，从而促进了晶内位错的增殖，提高了位错密度。     

金属塑性变形中的位错动力学模型

对金属塑性变形的微观机制进行了详细研究。首次以非平衡不可逆过程热力学为基础,利用位错连续分布理论和协同学原理,建立了可以描述位错密度在塑性变形中随时间和空间连续变化的动力学模型。利用该模型着重阐述了位错胞的产生和发展,从理论上得到了位错胞尺寸与平均位错密度之间的定量关系式,与常用的经验关系式不仅定性相同,而且定量上也是一致的。     

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.     

轧制态5083铝合金的超塑性

为获得轧制态5083铝合金超塑性变形行为的工艺参数,对超塑性变形行为及其原理进行了研究。结果表明：在300℃条件下,当应变速率为1.67×10^-4s^-1时,材料的伸长率最高,达到126.1%。在此条件下轧制态5083铝合金呈现良好的超塑性,材料在超塑性变形过程中表现出明显的应变软化现象,伴随有锯齿形流变现象;断裂形式为韧性断裂,断口形貌由韧窝和撕裂棱组成。该结果为轧制态5083铝合金的工业化生产提供了数据参考。     

五阶段加工硬化理论

分析了金属塑性变形过程中,位错增殖、螺型位错交滑移和刃型位错攀移过程,建立了包括五个加工硬化阶段的位错理论模型。利用计算机,在不同的变形条件下,对理论模型进行了计算,计算结果和实验结果相当吻合。     

铝合金材料断裂形式变化规律的试验分析

分析了铝合金材料在常规破坏试验过程中的断裂现象和在不同复合比载荷状态下的断裂力学试验结果，讨论了不同应力三维度下铝合金材料的断裂形式变化规律。研究结果表明，材料在受力过程中的塑性变形是影响材料断裂形式的主要因素，当塑性变形较小时，材料内孔洞易于扩张，材料断裂形式为拉断；当塑性变形较大时，材料内局部剪切带产生扩展，材料断裂形式为剪断。     

形变金属Ni位错组态的透射电镜观察

用透射电子显微镜观察了金属Ｎｉ在不同塑性形变下的位错组态。通过透射电镜观察到了位错的胞状结构、滑移带及典型的位错塞积群。结果表明：金属Ｎｉ的塑性变形机制为位错滑移。     

"橡皮金属"研究进展

综述了多功能钛合金——"GumMetal"(橡皮金属)的特性及其研究进展。该合金冷加工性能优异,可承受的冷变形量可达99.9%,且变形过程中没有明显的加工硬化现象。经过大变形量的冷加工后,合金的最大弹性变形可达2.5%。在100～500K温度范围内,弹性模量和线膨胀系数几乎保持不变。TEM观察合金的塑性变形不是通过位错的运动实现的,故为一种非位错的变形机制。     

铝化钛的反常强化行为和电子结构

由计算的铝化钛ＴiAl三种平面缺陷能在价电子结构层次分析了ＴiAl的反常屈服强化行为（ＡＹＢ）。结果表明,ＴiAl的ＡＹＢ不可能是单一Ｋ－Ｗ位错交滑移钉扎机制独力所为,而是三种主位错交互作用引起的;孪生交割钉扎机制也有很大作用;其本质原因是温度直接影响键结构导致的强化与弱化综合作用的结果。     

TiAl基合金断裂情况的研究现状及发展趋势

对TiAl基合金断裂情况的研究现状进行了论述 .从显微结构的控制提高其断裂韧性及其它性能 ,加载率、温度和环境对TiAl基合金的断裂及韧化机理的影响 ,变形和断裂行为 ,韧化机理和断裂机理的研究情况等五个方面对前人的工作进行了分析与比较 ,有助于对TiAl合金的变形与断裂 ,断裂过程及其韧化机理更进一步的理解 .同时进一步提出了TiAl基合金的断裂模型是什么 ,传统的COD法能否合理地测试TiAl合金的断裂韧性 ,用什么方法才能更好地评定此类合金的断裂韧性等需解决的问题 ,并对TiAl基合金发展趋势进行了初步的探讨 .     

TiAl＋Ca合金断裂及变形亚结构研究

运用ＳＥＭ和ＴＥＭ等分析手段研究了ＴｉＡｌ＋Ｃａ三元合金的室温断裂行为和变形亚结构．结果表明，少量Ｃａ的添加可以大幅度提高Ｔｉ－３４％Ａｌ合金的室温力学性能．合金断裂时不再表现为单纯的穿晶解理断裂而在γ单相中出现了河流状的解理纹，断口上还出现较多的撕裂梭；ＴＥＭ分析表明，Ｃａ的添加有助于１／２＜１１０］正常位错的启动；Ｔｉ－３４％Ａｌ－１．０％Ｃａ合金压缩变形时产生大量的位错环，当Ｃａ含量达到２．０％时，在γ相中出现了由于位错分解而产生的层错．     

Mg2Ca相对镁合金形变和失效机理的影响

采用分子动力学(MD)模拟方法,在分析Mg-Ca合金中Mg基质和Mg_2Ca稳定相机械性能基础上,对比揭示了Mg_2Ca对多晶镁合金形变和失效机理的影响.特定方向的单轴载荷下,单晶Mg伴随着活跃的锥面c+a和柱面a位错,有显著塑性形变.单晶Mg_2Ca无明显塑性形变,高刚度且脆性强烈.对比多晶Mg/Mg_2Ca复合材料的微观结构,在塑性形变过程中,Mg_2Ca晶粒因其高刚度能减少合金位错并阻断相邻Mg基质中活跃的基面a和锥面c+a位错的传播,从而锚定周围原子.而较弱的Mg/Mg_2Ca界面容易产生裂缝,引起晶间断裂,最终使多晶镁合金失效.     

TiC/TiAl复合材料微观结构观察及强韧化机理分析

采用放电等离子烧结(SPS)技术，制备了质量分数为10％的TiC／TiAl复合材料，从微观结构上研究了TiC颗粒对TiAl基体材料力学性能的影响。实验结果表明：在TiC，TiAl复合材料中TiC颗粒主要分布于晶界，少量进入基体晶粒的内部，形成晶内型结构；TiC颗粒的引入细化基体晶粒的尺寸，有效地阻碍材料内部裂纹扩展，引起裂纹偏转，增加其扩展路径，改善材料的韧性，同时在晶界和晶内形成了一系列位错。位错强化与细晶强化是主要的强化机制，TiC／TiAl复合材料韧性的提高主要源于TiC粒子对裂纹的偏转。     

Influence of reaction stresses induced by dislocation slips on the orientation evolution in bcc metals

A plastic deformation model for bcc metals is proposed in consideration of reaction stresses.The shear strains and the corresponding reaction stresses induced by the activation of dislocations are calculated in the model,which will influence the following dislocation activation.The rolling texture in bcc metals is simulated up tp 80% reduction,whille the ratio of critcal resolved shear stresses between the dislocations slippingon the {110}and{112}planes is chosen as 0.95.The corresponding calculation is also conducted with the activation of second dislocation,if the difference between the orientation factor of the two dislocations with maximal orientation factors is lower than 5%.It is shown that the simulated texture is closer to that of the 80% rolled interstitial free steels than other modeling.It is believed that the new model can give more attention to both of the strain and stress continuities during the plastic deformation of polycrystalline metals,and therefore approaches closer to the real deformation process in bcc metals.     

MD simulation of asymmetric nucleation and motion of 〈011〉 superdislocations in TiAI

The nucleation and propagation of （011] su- perdislocations in intermetallic TiA1 were investigated using molecular dynamics simulations and static energetics calculation, as part of our systematic effort to understand the twining and dislocation behavior of alloys based on y-TiAl. It was found that compared to ordinary dislocations in disordered crystals, superdislocations in ordered TiA1 lattice behave differently when sheared in the two opposite senses along [01-1] direction. This difference is due to the lower Llo lattice symmetry compared with the face-cen- tered cubic （fcc） lattice that it based on, with different yield stress and strain, and dislocation core dissociation and motion. Superdislocations nucleated in the form of loops dissociated in a planar manner into four Shockley partials separated by three kinds of faults： superlattice intrinsic stacking fault （SISF）, anti-phase domain boundary （APB） and complex stacking fault （CSF）, with partial separations depending on the sense of shearing and dislocation char- acter. During loop expansion, the dislocation core changes both in width and dissociation manner depending on the character of the segment in the loop. The core contains four partials close to edge orientation, gradually changing to three fold near 60°, and finally into twofold dissociation around 30° character. Superdislocations may have multiple critical resolved shear stresses （CRSS） for motion depending on dissociation and shearing sense even for the same slip system, with lower critical stress for the motion when SISF is in leading position.     

Fatigue small crack growth threshold determination of a high-Nb TiAl alloy at different temperatures by in-situ observation

The purpose of this paper is to estimate the fatigue crack growth threshold of a high-Nb TiAl alloy at the different temperatures based on scanning electron microscopy （SEM） in-situ observation. The results indicated that the fatigue crack growth threshold △Kth of a nearly lamellar high-Nb TiAl alloy with 8% Nb content at room temperature and 750℃ was determined as 12.89 MPa.m^1/2 and 8.69 MPa.m^1/2, respectively. The effect of the elevated temperature on the fatigue crack growth threshold cannot be ignored. At the same time, the early stage of fatigue crack propagation exhibited multicrack initiation and bridge-link behavior.     

高Nb--TiAl合金叶片锻造模拟

采用Deform-3D有限元软件模拟β-γ高Nb-TiAl合金叶片等温锻造,分析等效应变场、等效应力场与温度场的分布.叶片等温锻造中叶身与榫头的等效应变分布均匀,随着上模具压下速度的增大和预热温度的升高,变形过程中等效应力降低,有利于动态再结晶的发生;上模具压下速度在1.0~1.5 mm·s-1、预热温度在1250~1300℃有利于提高β-γ高Nb-TiAl合金叶片锻件的质量.     

Investigations of a nanostructured FeMnSi shape memory alloy produced via severe plastic deformation

Low-cost iron-based shape memory alloys (SMAs) show great potential for engineering applications. The developments of new processing techniques have recently enabled the production of nanocrystalline materials with improved properties. These developments have opened avenues for newer applications for SMAs. The influence of severe plastic deformation induced by the high-speed high-pressure torsion (HSHPT) process on the microstructural evolution of an Fe–Mn–Si–Cr alloy was investigated. Transmission electron microscopic analysis of the alloy revealed the existence of nanoscale grains with an abundance of stacking faults. The high density of dislocations characteristic of severe plastic deformation was not observed in this alloy. X-ray diffraction studies revealed the presence of ε-martensite with an HCP crystal structure and γ-phase with an FCC structure.