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不同模具角度下反复弯曲-压平变形工艺对AZ31镁合金板材显微组织演变和变形行为的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 812-832页

作者：李旻昊卢立伟范宇田马旻吴志强周涛齐福刚张华湖南科技大学机电工程学院湘潭411201 湖南科技大学难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室湘潭411201 湖南科技大学材料科学与工程学院湘潭411201 重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400054 湘潭大学材料科学与工程学院湘潭411105 烟台大学精准材料高等研究院烟台264005

采用不同角度模具的反复弯曲-压平变形工艺制备AZ31镁合金板材。通过FEM、OM、EBSD和硬度计研究AZ31镁合金在反复弯曲-压平变形过程中的显微组织演变和变形行为。结果表明,150°/150°模具在所有三组实验中都表现出最佳性能。随着道次... 详细信息

采用不同角度模具的反复弯曲-压平变形工艺制备AZ31镁合金板材。通过FEM、OM、EBSD和硬度计研究AZ31镁合金在反复弯曲-压平变形过程中的显微组织演变和变形行为。结果表明,150°/150°模具在所有三组实验中都表现出最佳性能。随着道次的增加,合金的等效应变由于剪切和弯曲作用而显著提高。经过4道次后,合金的平均晶粒尺寸显著细化至1.7μm,基面织构被弱化,这是非基面滑移、动态再结晶和孪生引起的;尤其是锥面滑移有利于引发动态再结晶和孪生。合金的硬度值达到HV 77,这是滑移、孪生和动态再结晶竞争产生的显微组织和织构综合作用的结果。

关键词： AZ31镁合金板材显微组织演变变形行为反复弯曲-压平工艺模具角度

DP-GH4169合金在Delta工艺中的热变形行为及机制

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稀有金属 2024年第5期48卷 651-659页

作者：张海燕程明胡如夫张士宏赵忠宁波工程学院机械与汽车工程学院中国科学院金属研究所

相是镍基变形高温合金GH4169合金中主要强化相γ″的稳定相，以δ时效处理后的GH4169 （Delta processed GH4169, DP-GH4169）合金为研究对象，通过等温恒应变速率压缩实验，在温度为954～996℃和应变速率为0.001～0.1 s-1的范围内研究... 详细信息

相是镍基变形高温合金GH4169合金中主要强化相γ″的稳定相，以δ时效处理后的GH4169 （Delta processed GH4169, DP-GH4169）合金为研究对象，通过等温恒应变速率压缩实验，在温度为954～996℃和应变速率为0.001～0.1 s-1的范围内研究了该合金在Delta工艺中的热变形行为，获得了合金的热变形激活能和应变速率敏感因子，建立了功率耗散图。通过光学显微镜（OM）、透射电镜（TEM）和电子背散射衍射（EBSD）分析了该合金在Delta工艺热变形时的变形机制和微观组织演变机制。结果表明，DP-GH4169合金在Delta工艺热变形中的微观组织演变机制为动态再结晶（DRX）和片层状δ相的球化；变形激活能为332.276 kJ·mol-1；片层状δ相的球化行为与晶界滑移机制的相互作用，导致合金在应变速率范围为0.001～0.1 s-1变形时应变速率敏感因子的变化规律不同；基于功率耗散图，DP-GH4169合金在高于980℃变形时，高应变速率更有利于获得细晶；在温度为957～971℃和应变速率为0.001～0.004 s-1的范围内变形时，DP-GH4169合金发生了超塑性变形。

关键词：变形行为 GH4169合金 Delta工艺(DP) 功率耗散图 δ相

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强剪切对单层晶极薄带轧制变形行为的影响

材料导报 2024年第7期38卷 143-150页

作者：陈守东卢日环李杰孙建铜陵学院机械工程学院安徽铜陵244061 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819 铜陵学院工程液压机器人安徽普通高校重点实验室安徽铜陵244061 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004

为确定最优的极薄带轧制工艺,本研究深入分析了强剪切对轧制单层晶极薄带微观变形行为和晶体转动演化的影响。采用基于位错滑移机制的晶体塑性有限元模型进行模拟,最大异速比达到1.5。建立了晶粒取向随机分布的单层晶极薄带轧制模型,以... 详细信息

为确定最优的极薄带轧制工艺,本研究深入分析了强剪切对轧制单层晶极薄带微观变形行为和晶体转动演化的影响。采用基于位错滑移机制的晶体塑性有限元模型进行模拟,最大异速比达到1.5。建立了晶粒取向随机分布的单层晶极薄带轧制模型,以探究少晶组织的晶界作用特性。结果表明:强剪切导致单层晶极薄带轧制微观变形和晶体转动表现出显著的局部化。强剪切促进了晶粒的剪切变形,使得晶界的协调变形能力增强。在轧制区施加强剪切变形,可使已启动滑移得到扩展,主滑移带缩窄分散形成新的次滑移带,滑移更加集中和各向异性。变形后晶粒取向主要绕箔材宽度方向发生转动和分散,强剪切使转动角度增大和分散点更加集中稳定。模拟表明强剪切严重影响单层晶极薄带轧制变形的各向异性,进而导致择优取向、滑移局部化以及非均匀应力-应变分布。

关键词：极薄带轧制强剪切变形行为局部化晶体塑性有限元

基于双层凹型集磁器的管件电磁胀形电磁力特性及变形行为研究

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电工技术学报 2024年第5期39卷 1245-1255页

作者：邵子豪吴伟业汪晨鑫邱立三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室宜昌443002 国网安徽省电力有限公司来安县供电公司滁州239200

针对传统管件电磁胀形存在管件壁厚减薄严重和变形不均匀等问题,提出基于双层凹型集磁器结构的单线圈管件电磁成形方法,通过径向电磁力场分布的调控和轴向电磁力的协同加载,为同时抑制管件壁厚减薄和改善变形均匀性提供了新的技术途径... 详细信息

针对传统管件电磁胀形存在管件壁厚减薄严重和变形不均匀等问题,提出基于双层凹型集磁器结构的单线圈管件电磁成形方法,通过径向电磁力场分布的调控和轴向电磁力的协同加载,为同时抑制管件壁厚减薄和改善变形均匀性提供了新的技术途径。为验证该方法的有效性,基于电磁-结构场耦合数值模型,对比探究有无双层凹型集磁器下轴径电磁力分布特性、管件壁厚减薄量以及轴向变形均匀性等关键物理量的变化规律,研究集磁器的内凹高度对管件成形行为的影响。仿真结果表明,与传统管件电磁胀形方法相比,新方法下管件壁厚减薄量可从22.07%降低至8.30%,且轴向均匀性扩大至2.31倍。

关键词：电磁成形电磁力集磁器变形行为

挤压态Mg-Al-Mn-(0.2Sr)镁合金的准静态压缩变形行为

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塑性工程学报 2024年第4期31卷 160-168页

作者：肖罡郭鹏程王文韫项忠珂杨钦文江西科技学院人工智能学院江西南昌330098 江西铜业技术研究院有限公司江西南昌330096 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 中南林业科技大学机电工程学院湖南长沙410004

采用准静态压缩实验研究了挤压态Mg-Al-Mn-(0.2Sr)镁合金在0.0001~0.33 s^(-1)应变速率范围内的变形行为。结果表明:挤压态Mg-Al-Mn-(0.2Sr)镁合金的流变应力响应行为具有一定的应变速率相关性,具体表现为流变应力随加载应变速率的增加... 详细信息

采用准静态压缩实验研究了挤压态Mg-Al-Mn-(0.2Sr)镁合金在0.0001~0.33 s^(-1)应变速率范围内的变形行为。结果表明:挤压态Mg-Al-Mn-(0.2Sr)镁合金的流变应力响应行为具有一定的应变速率相关性,具体表现为流变应力随加载应变速率的增加呈现先降低,后增加,再降低的演变趋势。在压缩变形过程中,两种镁合金试样均产生了较为明显的动态应变时效(DSA)。产生DSA所需的临界应变随加载应变速率的增加而增加,且应力-应变曲线的锯齿类型具有强的应变速率相关性。添加Sr元素降低了镁合金沿径向压缩的流变应力,但对DSA行为具有一定的促进作用。相同应变速率下,挤压态Mg-Al-Mn-0.2Sr镁合金产生DSA的临界应变明显较小,且锯齿幅值略大。此外,Sr元素对孪生也具有一定的抑制作用,导致挤压态Mg-Al-Mn-0.2Sr镁合金的孪晶界出现不同程度的扭曲。

关键词：镁合金应变速率准静态压缩变形行为动态应变时效

双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材反常中温轧制变形行为及机理

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金属学报 2024年

作者：吴泽威颜俊雄胡励韩修柱北京空间飞行器总体设计部重庆理工大学材料科学与工程学院

双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材的室温轧制性能较传统基面织构AZ31镁合金板材提升显著，但双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材中温轧制性能尚不明晰。为揭示双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材的中温(200℃)轧制变形行为及机理，利用E... 详细信息

双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材的室温轧制性能较传统基面织构AZ31镁合金板材提升显著，但双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材中温轧制性能尚不明晰。为揭示双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材的中温(200℃)轧制变形行为及机理，利用EBSD技术，系统研究了基面织构和双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材在200℃多道次轧制变形过程中的微观组织特征。结果表明，双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材在中温条件下的轧制性能相较于基面织构板材仅有微小提升，双峰分离非基面织构板材经过五道次轧制后出现边裂现象，其累积压下量为48.0%；基面织构板材经过四道次轧制后出现边裂现象，其累积压下量为43.6%。基面织构板材在轧制变形过程中会激发大量的基面位错和非基面位错(包括柱面位错和锥面位错)，以及少量的{1011}-{1012}二次孪生，进而在晶界和孪晶界位置发生明显的动态再结晶，相应再结晶体积分数高达47.9%。双峰分离非基面织构板材在轧制变形初期除了激活高密度的位错，亦会激发大量的{1012}拉伸孪晶来承载塑性应变。随着轧制道次的增加，{1012}拉伸孪晶界向晶粒基体区域迁移的同时吸收大量位错，这会降低变形晶粒内的位错密度，进而延缓动态再结晶的发生，导致双峰分离非基面织构板材温轧后的再结晶体积分数仅为11.4%。双峰分离非基面织构板材和基面织构板材在中温条件下区别显著的动态再结晶行为，是导致2者轧制性能接近(累积压下量差异仅为4.4%)的主要原因。

关键词： AZ31镁合金板材双峰分离非基面织构中温轧制变形行为微观组织演化

Ni/SiC纳米复合材料的力学性能和变形行为的分子动力学模拟

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复合材料学报 2024年

作者：马小强杨坤杰陈会涛钟国鑫刘建利蒋子仪宁夏师范学院物理与电子信息工程学院烟台大学装备与核工程学院平顶山学院电气与机械工程学院

Ni/SiC陶瓷金属基纳米复合材料具有出色的力学性能和抗辐照性能，使其成为熔盐反应堆结构材料的优选之一。本研究采用分子动力学模拟方法，研究了单轴拉伸速率和SiC体积分数对Ni/SiC纳米复合材料的拉伸力学性能的影响，并通过观察Ni/Si... 详细信息

Ni/SiC陶瓷金属基纳米复合材料具有出色的力学性能和抗辐照性能，使其成为熔盐反应堆结构材料的优选之一。本研究采用分子动力学模拟方法，研究了单轴拉伸速率和SiC体积分数对Ni/SiC纳米复合材料的拉伸力学性能的影响，并通过观察Ni/SiC纳米复合材料在单轴拉伸过程中的结构演变，揭示了该复合材料的变形机理。研究结果显示，Ni/SiC复合材料的杨氏模量与拉伸速率之间呈现半对数关系，该材料的屈服强度与拉伸速率相关，当拉伸速率小于1×109/s时，屈服强度基本保持不变，当拉伸速率超过此阈值时，屈服强度随拉伸速率增加而增大。此外，SiC体积分数对Ni/SiC复合纳米材料的拉伸力学性能也有重要影响，SiC体积分数的临界值（临界体积分数）计算结果为0.299±0.04。当SiC体积分数低于临界值时，Ni/SiC纳米复合材料的单轴拉伸性能主要由基体Ni的性质决定，且不存在应变硬化现象，其拉伸性能机理归因于Ni-Ni界面大量位错的释放而表现出优异的塑性性能。相反，当SiC体积分数超过临界值时，Ni/SiC纳米复合材料的力学行为主要受SiC影响。随着SiC体积分数的增加，应变硬化和脆性变得更加显著。最初的裂纹形成于Ni-Ni界面，并随着应变增加而扩展。Ni-Ni界面的滑移和SiC晶粒的旋转被确定为体系塑性变形的主要原因。这些发现有助于更好地理解Ni/SiC复合材料的力学性能及其潜在应用，对于熔盐反应堆结构材料的选用具有指导意义。

关键词： Ni/SiC纳米复合材料变形行为分子动力学变形机理

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高强亚稳β钛合金的变形损伤行为研究现状

制造技术与机床 2024年第3期 76-84页

作者：朱辰哲付秀丽王立群袁丕琪门秀花济南大学机械工程学院济南山东250022

亚稳β钛合金具有密度小、比强度高、可塑性好以及优良的耐腐蚀等力学和物理学性能,已经广泛应用在航空航天、生物医学和石油化工等领域。为实现对新一代高强度、高塑性钛合金的研发与应用,必须明确亚稳β钛合金力学性能与其变形损伤行... 详细信息

亚稳β钛合金具有密度小、比强度高、可塑性好以及优良的耐腐蚀等力学和物理学性能,已经广泛应用在航空航天、生物医学和石油化工等领域。为实现对新一代高强度、高塑性钛合金的研发与应用,必须明确亚稳β钛合金力学性能与其变形损伤行为之间的联系。文章分析了亚稳β钛合金在变形损伤过程中的组织演变,概述了亚稳β钛合金的各种变形行为及各变形之间的联系,总结了不同的变形行为影响下对亚稳β合金力学性能的提升;然后阐述了亚稳β钛合金在动载荷下的损伤行为及其内部的组织演变,探讨了微观损伤对合金强化与失效之间的联系,以期对新型钛合金的研发与优化提出新见解。

关键词：亚稳β钛合金变形行为损伤行为

搅拌摩擦加工增强LA103Z镁锂合金超塑性

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 763-776页

作者：宋文杰辛彬彬贺帅吴宗育杨光李誉之陕西科技大学机电工程学院西安710021 复旦大学材料科学系上海200438

利用搅拌摩擦加工(FSP)对热轧态LA103Z镁锂合金板材进行改性,研究了FSP-LA103Z合金在温度为200~350℃、应变速率为5×10^(−4)~1×10^(−2)s^(−1)时的超塑性变形行为,揭示了FSP-LA103Z合金的超塑性变形机制。结果表明:当在温度为300℃、... 详细信息

利用搅拌摩擦加工(FSP)对热轧态LA103Z镁锂合金板材进行改性,研究了FSP-LA103Z合金在温度为200~350℃、应变速率为5×10^(−4)~1×10^(−2)s^(−1)时的超塑性变形行为,揭示了FSP-LA103Z合金的超塑性变形机制。结果表明:当在温度为300℃、应变速率为1×10^(−3)s^(−1)时,FSP-LA103Z合金的伸长率约为430%,曲线为流变应力稳定型,该条件下的应变速率敏感系数m为0.55。在FSP-LA103Z合金的超塑性变形过程中,β-Li晶粒长大并重新排列,其晶界扭曲畸变;α-Mg相经析出、断裂、长大,呈等轴状或球状在晶界均匀分布,部分重新聚合;AlLi相的固溶析出促进位错滑移从而协调晶内变形。在变形前期,β-Li主导变形,细小α-Mg抑制β-Li生长。在变形后期,α-Mg主导变形,β-Li晶粒沿着拉伸方向规律排布,使得β/β界面阻力增大不利于变形。此时,FSP-LA103Z合金主要由α/β界面滑移及α-Mg晶粒转动协调变形,随着空洞的形核、长大、合并,最终导致板材断裂。

关键词：搅拌摩擦加工超塑性变形行为应变速率敏感系数变形机制晶界滑动