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初始形变储能、升温速率和固溶时间对7085铝合金组织与性能的影响

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初始形变储能、升温速率和固溶时间对7085铝合金组织与性能的影响

作者：谈成江苏大学

学位级别：硕士

超高强铝合金由于比强度高、韧性好、制造成本低等一系列优点被广泛应用于航天和国防领域。我国对超高强铝合金的研究起步相对较晚,为了追上国外的研究步伐,满足我国航天国防的需求。探索超高强铝合金的加工与热处理工艺,特别是能应用... 详细信息

超高强铝合金由于比强度高、韧性好、制造成本低等一系列优点被广泛应用于航天和国防领域。我国对超高强铝合金的研究起步相对较晚,为了追上国外的研究步伐,满足我国航天国防的需求。探索超高强铝合金的加工与热处理工艺,特别是能应用于工业上的工艺一直是备受关注的研究课题。本文以7085铝合金为原材料,通过微观组织金相、XRD、EBSD分析以及硬度和电导率测试、拉伸性能及断口特征分析、晶间腐蚀和剥落腐蚀测试,探究了初始形变储能、升温速率和固溶时间对7085铝合金组织与性能的影响,具体研究工作和结论如下:(1)在7085铝合金挤压材的基础上,进行40%热机械压缩(350℃×2 h保温)热压成7085铝合金热压材。发现热压材在热压过程中发生了动态连续再结晶,导致热压材合金内部的低角度晶界比例大幅度下降,但仍具有很高的位错,位错密度约是挤压材的5.4倍,而这较高的形变储能则会加快热压材合金的热处理进程。(2)7085铝合金挤压材与热压材在固溶时,溶质原子溶入基体后会与基体原子产生原子尺度的微区晶格畸变,这些微区晶格畸变移动时,异号畸变相互湮灭,同号畸变相互囤积形成大的晶格畸变,大的晶格畸变又逐渐汇聚一排形成位错。(3)7085铝合金挤压材由于初始形变储能低,在慢速升温过程以回复为主,升温过程中不会发生明显的再结晶与晶粒长大现象。而对于初始形变储能高的7085铝合金热压材,慢速升温未能有效的抑制再结晶,反而由于在高温区行留时间过长,导致合金发生再结晶和晶粒的长大。(4)长时间的升温固溶并没有大幅度降低7085铝合金的力学性能。慢速升温固溶能够抑制形变储能低的7085铝合金挤压材的再结晶,但升温速率过慢、固溶时间过长总体上并不利于7085铝合金挤压材的力学性能的提高。而7085铝合金热压材由于高的初始形变储能,促进了再结晶;在快速升温固溶处理下,发生了适宜的再结晶,在对合金强度影响很小的情况下,提高了合金的延伸率,但由于消耗了低角度晶界导致抗晶间腐蚀性能有所下降。(5)7085铝合金热压材Y方向上因为热压工艺导致晶粒被拉长,等轴性下降,但在进行快速升温固溶处理后,发生再结晶提高了合金的等轴性。发现可以通过调控高初始形变储能材料的升温固溶制度来调控再结晶,从而改变晶粒的形貌,提高合金的抗剥落腐蚀性能。(6)7085铝合金挤压材与热压材在慢速升温固溶处理时,第二相的析出有所改变,特别是在慢速升温固溶24 h处理下,导致合金的抗晶界腐蚀性能降低。第二相的改变可能是由于长时间的升温固溶使得第二相发生了粗化、再溶解或析出新的相,具体变化还有待进一步考证,但总体上热压材的抗晶间腐蚀性能在同一热处理制度下要略差于挤压材合金。

关键词： 7085铝合金形变储能慢速升温快速升温长时间固溶微结构组织

连续柱状多晶铜室温强塑性变形过程中的微观组织演变和性能

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稀有金属材料与工程 2023年第7期52卷 2364-2376页

作者：敬云兵甘春雷苗钰鹏周楠张志波广东省科学院新材料研究所广东省金属强韧化技术与应用重点实验室广东广州510650 广东省科学院佛山产业技术研究院广东佛山528000

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、维氏显微硬度计和万能拉伸试验机,定量研究了连续柱状多晶铜在室温下强塑性拉拔变形过程中的组织演变和性能变化规律,并根据高分辨率电子背散射衍射技术测量的不同织构中位错胞的结构参数计算了形变储... 详细信息

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、维氏显微硬度计和万能拉伸试验机,定量研究了连续柱状多晶铜在室温下强塑性拉拔变形过程中的组织演变和性能变化规律,并根据高分辨率电子背散射衍射技术测量的不同织构中位错胞的结构参数计算了形变储能。结果表明,连续柱状晶组织逐步细化为纤维晶组织,铸态连续柱状多晶铜的抗拉伸强度为168 MPa,延伸率为52%,导电率达到103%IACS。室温连续拉拔变形达到99%时,抗拉伸强度增加至455 MPa,延伸率下降至3%,导电率降低至96.8%IACS;连续柱状多晶铜的横截面和纵截面均具有原始择优取向,且随着拉拔变形量的增加,最终形成大量的取向+少量的取向纤维织构。横截面中Cube织构逐渐减少,S织构和Copper织构逐渐增加,而纵截面中Cube织构和Goss织构逐渐向Brass织构、Copper织构和S织构转变。晶界和变形带处的核平均误差(KAM)值较高,且随着变形量的增加,KAM值逐渐增大,应力更集中。相同变形量下,横截面比纵截面具有更高的形变储能,取向织构组分具有比取向织构组分更低的形变储能。在大变形量加工之后,连续柱状多晶铜仍具有高含量的“软”取向形变织构,是其具有低加工硬化率和优异的冷变形能力的重要原因。

关键词：连续柱状晶织构形变储能

预回复对08Al深冲钢板再结晶组织及织构的影响

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东北大学学报（自然科学版） 2001年第2期22卷 146-149页

作者：胡卓超蒋奇武赵骧左良东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004

利用X射线衍射技术 (ODF分析 )并结合光学显微镜和透射电子显微镜观察了本溪钢铁公司生产的 0 8Al深冲钢板的织构和组织 ,研究了预回复对其再结晶织构及组织的影响·结果表明 :预回复退火具有推迟冷轧 0 8Al深冲钢板再结晶的作用 ,但并... 详细信息

利用X射线衍射技术 (ODF分析 )并结合光学显微镜和透射电子显微镜观察了本溪钢铁公司生产的 0 8Al深冲钢板的织构和组织 ,研究了预回复对其再结晶织构及组织的影响·结果表明 :预回复退火具有推迟冷轧 0 8Al深冲钢板再结晶的作用 ,但并未改变 0 8Al深冲钢板的再结晶形成机制·0 8Al深冲钢板在预回复下再结晶γ纤维织构增强的原因主要是由于预回复降低了形变储能 ,抑制了其他取向晶核的形成及长大。

关键词： 80Al深冲钢板预回复再结晶结构组织形变储能 γ取向晶粒

Ti含量对高强钢奥氏体区中碳化物析出行为的影响

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金属热处理 2015年第2期40卷 26-31页

作者：谭新伟郭成佺中国舰船研究设计中心湖北武汉430064

在Gleeble3500热模拟试验机上采用应力松弛的方法研究了Ti-Mo系高强钢在奥氏体区中的应变诱导析出行为。应力松弛结果表明,Ti含量的提高能明显增加其在奥氏体区中的析出动力学,且当Ti含量增加至0.27%时,Ti在奥氏体区中的析出存在两个鼻... 详细信息

在Gleeble3500热模拟试验机上采用应力松弛的方法研究了Ti-Mo系高强钢在奥氏体区中的应变诱导析出行为。应力松弛结果表明,Ti含量的提高能明显增加其在奥氏体区中的析出动力学,且当Ti含量增加至0.27%时,Ti在奥氏体区中的析出存在两个鼻点温度区间,从而析出动力学更明显,更有利于纳米粒子在奥氏体的析出。对比研究了理论计算值和试验测定值,随着Ti含量的增加,无论是试验值,还是计算值,纳米粒子析出的开始温度和温度区间均有增大的趋势,且理论计算与试验测定值的误差逐渐变小。理论计算表明纳米粒子析出完成时间随着温度降低显著增加,且这种趋势相对于适当Ti含量(0.13%)来说明显小于过低Ti(0.05%)或过高Ti(0.27%)的情况。

关键词：碳化物析出-温度-时间曲线形变储能

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X100管线钢的修正超组元模型计算

钢铁研究学报 2018年第7期30卷 576-580页

作者：李智勇曹延峰郝齐齐齐亮敬凤婷林新博江西理工大学材料科学与工程学院

考虑了合金元素间的交互作用,对超组元热力学模型进行修正,并利用该修正后的模型计算得到X100管线钢中合金元素和形变储能对铁素体相变参数的影响规律。结果表明：模型计算的奥氏体转变为铁素体的温度A3高于Thermo-calc软件计算结果;形... 详细信息

考虑了合金元素间的交互作用,对超组元热力学模型进行修正,并利用该修正后的模型计算得到X100管线钢中合金元素和形变储能对铁素体相变参数的影响规律。结果表明：模型计算的奥氏体转变为铁素体的温度A3高于Thermo-calc软件计算结果;形变储能增加提高了铁素体相变驱动力与形核驱动力,但随温度变化不显著;随着合金元素含量的增加,Mo比Ni、Cr更能显著降低铁素体和珠光体相变驱动力。

关键词：超组元模型相变热力学平衡温度形变储能

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相变诱发塑性钢中Nb-V析出计算模型

材料热处理学报 2013年第S2期34卷 233-238页

作者：黄耀赵爱民赵征志高绪涛汪小培北京科技大学冶金工程研究院北京100083

在Gleeble 3500热模拟试验机上采用应力松弛的方法研究了Nb-V-C-N系TRIP钢在奥氏体区中的应变诱导析出行为。应力松弛结果表明:在奥氏体区中的应变诱导析出最快温度范围为915～925℃,其最快析出开始时间约6.5 s。同时根据实际测定的PTT... 详细信息

在Gleeble 3500热模拟试验机上采用应力松弛的方法研究了Nb-V-C-N系TRIP钢在奥氏体区中的应变诱导析出行为。应力松弛结果表明:在奥氏体区中的应变诱导析出最快温度范围为915～925℃,其最快析出开始时间约6.5 s。同时根据实际测定的PTT曲线和模型计算的结果,推导出Nb-V-C-N系TRIP(ε=0.20,ε=0.1 s-1)的形变储能大约为2860 J·mol-1。奥氏体中的沉淀相形貌只有球形或近似球形一种,析出物经能谱分析为(Nb,V)(C,N),其粒子平均尺寸为12.91 nm。

关键词： (Nb,V)(C,N) 析出-温度-时间曲线形核率-温度曲线形变储能

轧制工艺对7150高强铝合金板材织构演变的影响

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上海金属 2019年第5期41卷 59-65页

作者：齐建波龚志华康康金自力内蒙古科技大学材料与冶金学院

采用光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术等手段,研究了不同轧制工艺下7150铝合金热轧板材的微观组织与织构演变。结果表明:沿板材厚度方向,由于轧制力的不均匀分布,板材表面变形大,表层细晶粒较多。从板材表... 详细信息

采用光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术等手段,研究了不同轧制工艺下7150铝合金热轧板材的微观组织与织构演变。结果表明:沿板材厚度方向,由于轧制力的不均匀分布,板材表面变形大,表层细晶粒较多。从板材表面到中心,大角度晶界所占比例逐渐增加,0°~10°小角度晶界所占比例下降。由于板材表面所受摩擦力和变形较大,其形变储能大于板材中心,导致表面Taylor因子大的取向织构数量比中心多。轧制道次少,形变储能高,导致板材中心的S、R织构数量较多。轧制道次多的板材表面的最强织构为{012},1/4厚度处最强织构为{130},板材中心最强织构为{112}。轧制道次较少的板材表面最强织构为R织构和Q织构,1/4厚度处最强织构为{315},板材中心最强织构为Copper{112}织构。此外,轧制道次少的板材的断裂韧度明显较高,这可能与S、R织构的强弱有关。

关键词： 7150铝合金轧制工艺显微组织织构形变储能

Nb-Ti微合金EH36海工钢中复合析出相沉淀析出行为研究

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钢铁钒钛 2024年第1期45卷 122-130页

作者：乔家龙郭飞虎时朋召操瑞宏熊晨光徐李军钢铁研究总院有限公司连铸技术国家工程研究中心北京100081 新余钢铁股份有限公司江西新余338001 东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

基于EH36海工钢屈服强度影响因素的主成分回归分析,结合复合析出相固溶析出计算和经典析出动力学理论,系统研究了影响EH36海工钢屈服强度的主要因素和复合析出相的析出行为,并探讨了轧制过程奥氏体形变储能对复合析出相析出动力学的影... 详细信息

基于EH36海工钢屈服强度影响因素的主成分回归分析,结合复合析出相固溶析出计算和经典析出动力学理论,系统研究了影响EH36海工钢屈服强度的主要因素和复合析出相的析出行为,并探讨了轧制过程奥氏体形变储能对复合析出相析出动力学的影响。结果表明,影响EH36海工钢屈服强度的主要因素为Ti、Nb和N。MN和M(C,N)分别在1728.5 K和1430.0 K开始析出,主要为(Ti,Nb)N和(Nb,Ti)C。在奥氏体相区,MN和M(C,N)的最大析出量分别为0.016 5%和0.027 7%,最大析出体积分数分别为0.000 228%和0.000 389%,发生晶界形核的最快沉淀析出温度分别为1 580.3 K和1 228.3 K。随着奥氏体形变储能的增加,MN和M(C,N)相对形核率呈增加趋势,析出孕育期明显缩短且沉淀强化作用增强。

关键词： EH36海工钢屈服强度复合析出相主成分分析法 PTT曲线 NrT曲线形变储能

轧后水冷对20CrMnTiH钢组织影响的研究

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热加工工艺 2017年第21期46卷 25-30页

作者：柳洋波佟倩孙齐松晁月林程四华首钢技术研究院北京100043 绿色可循环钢铁流程北京市重点试验室北京100043

利用热模拟试验机研究了轧后穿水冷却过程中奥氏体晶粒尺寸和形态的变化,以及对组织转变的影响机理。结果表明,对于终轧温度≥950℃的轧材,穿水对组织转变的作用为抑制再结晶晶粒的粗化,增加铁素体相变的形核位置,促进铁素体相变,从而... 详细信息

利用热模拟试验机研究了轧后穿水冷却过程中奥氏体晶粒尺寸和形态的变化,以及对组织转变的影响机理。结果表明,对于终轧温度≥950℃的轧材,穿水对组织转变的作用为抑制再结晶晶粒的粗化,增加铁素体相变的形核位置,促进铁素体相变,从而抑制贝氏体相变。对于终轧温度≤900℃的轧材,穿水对组织转变的作用为抑制轧材的再结晶,保留形变储能,提高铁素体形核率,促进铁素体相变,从而抑制贝氏体相变。通过以上两种机制,在850~1000℃轧后穿水都能明显促进铁素体相变,抑制贝氏体相变。

关键词：轧后穿水 20CrMnTiH钢奥氏体晶粒形变储能