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β型Ti-Mo-O钛合金机械孪晶与析出相协同作用下强塑性研究

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β型Ti-Mo-O钛合金机械孪晶与析出相协同作用下强塑性研究

作者：向力大连理工大学

学位级别：硕士

β型钛合金因其优异的耐腐蚀性、低弹性模量、相变/孪生诱发塑性效应等结构功能特性从而在航空航天、生物医疗以及海洋工程等领域具有很广泛的应用前景。然而,传统位错强化手段往往在提高合金强度的同时降低其塑性,从而限制了β型钛合... 详细信息

β型钛合金因其优异的耐腐蚀性、低弹性模量、相变/孪生诱发塑性效应等结构功能特性从而在航空航天、生物医疗以及海洋工程等领域具有很广泛的应用前景。然而,传统位错强化手段往往在提高合金强度的同时降低其塑性,从而限制了β型钛合金的应用范围。因此,探索新型强化方式并与传统强化手段相结合来改善并优化β型钛合金的力学性能逐渐成为研究重点。本文主要调查了不同氧含量(0.1%-0.5%,质量分数)对β型Ti-15Mo合金塑性变形方式和第二相析出行为的影响;研究了预变形诱发{332}孪晶与等温ω相的结合对不同氧含量Ti-15Mo合金力学性能的影响并分析其作用机制。结果表明,随着氧含量的增加,合金的塑性变形方式由{332}孪生逐渐转变为位错滑移,从而导致合金的强度增加而延伸率降低。在低温(300℃-500℃)时效下,氧含量的提高增大了β相的稳定性,显著阻碍了等温ω相的形成;在高温(600℃)时效下,氧含量的增加促进了α相的形成。拉伸预变形诱发孪晶与等温ω相的结合显著改善了氧含量为0.1%和0.2%合金的力学性能,二者不仅具有较高的屈服强度,分别为861MPa和997MPa;同时还具有良好的均匀延伸率,分别为19%与9%。然而,这二者的结合增大了氧含量为0.4%合金的脆性倾向,并未改善其力学性能。另外,冷轧预变形诱发孪晶与等温ω相的结合被证实也是提高合金强塑性匹配的一种有效方法,使其表现出较高的屈服强度和良好的均匀延伸率。低氧含量合金经预变形再时效之后,其高屈服强度主要受位错滑移主导,其良好的均匀延伸率主要归因于预变形诱发孪晶所带来的静态晶粒细化效应以及后续变形过程中孪生激活引起的动态晶粒细化效应。氧含量的增加显著阻碍了等温ω相的形成和预变形孪晶的产生,同时也抑制了后续变形过程中孪生的再次激活,使得高氧含量合金经过预变形再时效后不能获得较好的强塑性匹配。因此,通过调整氧元素的含量,可以获得适当的变形组织和相变组织,为较大范围内调控和优化β型Ti-15Mo合金力学性能提供了可能。

关键词： β型钛合金氧含量机械孪晶析出相强塑性

冷变形对S32101双相不锈钢组织和力学性能的影响

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钢铁 2024年第7期59卷 122-129页

作者：李国平武敏山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心山西太原030003 太原钢铁(集团)有限公司先进不锈钢材料国家重点实验室山西太原030003

经济型双相不锈钢具有低成本和高性能的特点,作为结构材料可以实现材料减重和降低全寿命周期成本。经济型双相不锈钢替代碳钢应用于城市交通车体结构材料,要求屈服强度R_(p0.2)达到630 MPa以上,伸长率A_(50)高于20%,因此S32101需要进一... 详细信息

经济型双相不锈钢具有低成本和高性能的特点,作为结构材料可以实现材料减重和降低全寿命周期成本。经济型双相不锈钢替代碳钢应用于城市交通车体结构材料,要求屈服强度R_(p0.2)达到630 MPa以上,伸长率A_(50)高于20%,因此S32101需要进一步提高强度。对S32101施加不同的冷轧变形量(5%~20%),采用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)分析表征了冷变形组织,并研究了冷轧变形量对力学性能的影响规律。结果表明,5%冷变形后,S32101奥氏体相中形成层错和位错。随着冷变形量增大,逐步形成机械孪晶和应变诱导马氏体相变。形变诱导马氏体产生所需的临界变形量为15%。奥氏体与马氏体之间的位向关系符合N-W关系,即(110)_(α′)∥(111)_(γ)且[001]_(α′)∥[011]_(γ)。奥氏体相的强化机制在冷变形的不同阶段分别为位错和层错强化、孪晶强化以及相变强化。在冷变形过程中,铁素体相中位错密度逐渐增大,强化机制为位错强化。经济型双相不锈钢S32101对冷变形敏感,施加小变形量即使强度显著提升。当冷变形量为5%时,经济型双相不锈钢S32101的屈服强度达到720 MPa,伸长率为22%,综合性能满足城市交通车体结构材料的要求。随着冷变形量进一步增大至20%,S32101强度逐渐升高,屈服强度提高至950 MPa,抗拉强度提高至1130 MPa,但伸长率降低至12%。

关键词：双相不锈钢冷变形机械孪晶马氏体相变力学性能

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动态应变时效和形变孪晶对H68黄铜的机械性能的影响

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金属学报 1985年第3期 29-35页

作者：钱匡武福州大学

研究了动态应变时效和形变孪晶对具有低堆垛层错能的面心立方合金H68黄铜（Cu-32wt-%Zn）拉伸时机械性能的影响.试验是在196—623K温度范围内进行的,应变速率为4.9 x 10-4s-1,平均晶粒尺寸为0.05mm.结果表明,该合金在不同温度下静拉伸,... 详细信息

研究了动态应变时效和形变孪晶对具有低堆垛层错能的面心立方合金H68黄铜（Cu-32wt-%Zn）拉伸时机械性能的影响.试验是在196—623K温度范围内进行的,应变速率为4.9 x 10-4s-1,平均晶粒尺寸为0.05mm.结果表明,该合金在不同温度下静拉伸,其最大均匀应变量,面缩率及形变孪晶体积分数,均以相似的规律,随温度的降低而升高,且在某一定的温度区间,出现一个加工硬化的平台.本试验的另一重要结果是,形变李晶对机械性能的影响,可延续到400K以上,和动态应变时效的作用有一定的重迭.因此,在某一温度区间（如从333—400K）,材料机械性能的改变,应是这两种因素综合作用的结果.

关键词：形变孪晶机械孪晶 H68 应变时效

α相含量对新型亚稳β钛合金动态力学性能的影响

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稀有金属 2021年第7期45卷 891-896页

作者：尤中源刘文言陈荣谭成文徐大斌中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 北京理工大学材料学院北京100081

通过对2A2F(Ti-2Al-9.2Mo-2Fe-0.1B)钛合金在相变点以下进行固溶处理,使用扫描电镜和电子背散射衍射对处理后的显微组织与其在高应变率条件下的动态力学性能的关系进行了研究。结果表明,在650~790℃范围内,随着固溶温度的升高,实验合金... 详细信息

通过对2A2F(Ti-2Al-9.2Mo-2Fe-0.1B)钛合金在相变点以下进行固溶处理,使用扫描电镜和电子背散射衍射对处理后的显微组织与其在高应变率条件下的动态力学性能的关系进行了研究。结果表明,在650~790℃范围内,随着固溶温度的升高,实验合金组织中初生α相减少,动态流动应力降低,均匀塑性应变升高。经650℃固溶处理后,初生α相形状为针状,随着温度的升高,760℃和790℃固溶处理的初生α相为短棒状。同时,随着初生α相含量减少,β相中β相稳定元素含量降低。790℃固溶试样经加载后出现了{332}机械孪晶,使其塑性得到极大的提升。

关键词：亚稳β钛合金显微组织动态力学性能机械孪晶

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退火温度对孪晶诱发塑性钢组织和性能的影响

金属热处理 2016年第5期41卷 40-43页

作者：姜英花邝霜刘华赛首钢技术研究院北京100043

研究了退火温度对孪晶诱发塑性钢的性能和组织的影响。采用XRD、光学和扫描显微镜、硬度和拉伸试验机分析了加热后力学性能和组织之间关系。结果表明,强度和伸长率的最佳组合可以在部分再结晶区温度条件下实现。

关键词： TWIP钢力学性能机械孪晶奥氏体

预变形组织与析出相协同作用下Ti-Mo合金力学性能

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预变形组织与析出相协同作用下Ti-Mo合金力学性能

作者：高朋大连理工大学

学位级别：硕士

β型钛合金提高强度的传统方式是通过位错强化,然而此方式在提高合金强度的同时,却降低了其塑性,所以探索能够使β型钛合金具有良好强塑性匹配的新型强化方式成为了近年来研究的热点。在本课题组前期的研究中,发现通过机械孪晶与等温ω... 详细信息

β型钛合金提高强度的传统方式是通过位错强化,然而此方式在提高合金强度的同时,却降低了其塑性,所以探索能够使β型钛合金具有良好强塑性匹配的新型强化方式成为了近年来研究的热点。在本课题组前期的研究中,发现通过机械孪晶与等温ω相的结合可以使{332}孪生变形方式的Ti-15Mo合金在具有很高强度的同时,还保有很好的延伸率,但是预变形组织与析出相协同作用对其他塑性变形方式Ti-Mo合金力学性能的影响还未清楚,需要进一步探究。本文利用金相显微镜、X射线衍射和透射电子显微镜等技术手段系统地调查了固溶态下不同钼含量Ti-Mo合金的微观组织和相的组成。通过拉伸实验调查了预变形组织与析出相的协同作用对不同钼含量Ti-xMo(x=7.5、10、22.5和30)合金力学性能的影响。并着重调查了Ti-10Mo合金在不同预变形量下微观组织的演变以及第二相析出的行为。最后调查了改善Ti-10Mo合金力学性能所需要的时效条件和预变形量,以及探讨了预变形组织与析出相的结合对Ti-10Mo合金力学性能影响的机制。实验结果表明,固溶态下Ti-7.5Mo、Ti-10Mo、Ti-22.5Mo和Ti-30Mo合金的光学微观组织均有β晶粒组成,在Ti-7.5Mo合金β晶粒内还出现了针状的α"马氏体。随着钼含量的增加,在Ti-Mo合金中,β相稳定性逐渐升高,淬火ω相析出量逐渐减少。此外,随着预变形量的增加,在Ti-10Mo合金的β晶粒内部,出现了应力诱发的α"马氏体和机械孪晶,预变形组织的密度随着预变形量的增大而逐渐增加,最终趋于饱和。当时效温度为300℃、预变形量为5%时,预变形组织与析出相协同作用没能改善Ti-7.5Mo、Ti-10Mo、Ti-22.5Mo和Ti-30Mo合金的力学性能,但是当时效温度为250℃、时效时间为1 h,预变形量为20%时,显著地改善Ti-10Mo合金的力学性能,此时合金不仅具有很高的屈服强度和抗拉强度,分别为844 MPa和886 MPa;同时还具有良好的均匀延伸率和总延伸率,分别为13%和20%。其高强度主要受位错滑移主导,良好的延伸率主要归因于预变形诱发的α"马氏体以及{332}孪晶所带来的静态晶粒细化以及在后续变形过程中应力诱发α"马氏体和孪生激活所引起的动态晶粒细化效应。

关键词： β型钛合金机械孪晶 α"马氏体析出相力学性能

30Mn23Al4Cr5超低温无磁钢的研究

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金属学报 1983年第4期 10-18+142页

作者：张彦生中国科学院金属研究所

研究了尚未受人注意的Fe-Mn-Al-Cr系奥氏体钢,并从中发展出一种新超低温无磁钢30Mn23Al4Cr5。实验结果说明30Mn23Al4Cr5具有较好的综合性能:自室温至-269℃有适宜的强度与很高的韧性,-253℃时V形缺口冲击值为2048 kJ/m~2;低温奥氏体稳定... 详细信息

研究了尚未受人注意的Fe-Mn-Al-Cr系奥氏体钢,并从中发展出一种新超低温无磁钢30Mn23Al4Cr5。实验结果说明30Mn23Al4Cr5具有较好的综合性能:自室温至-269℃有适宜的强度与很高的韧性,-253℃时V形缺口冲击值为2048 kJ/m~2;低温奥氏体稳定,在-269℃拉伸,形变10%未发现α′马氏体,形变50%未发现ε马氏体;磁导率较低(μ=1.005),电阻率较高(ρ=1.08);冷收缩率很小,甚至低于铁素体的9%Ni钢;高温时效变脆倾向小于一般铬镍奥氏体钢;抗大气腐蚀性能优于9%Ni钢及15Mn26Al4,与ICr13不锈钢相仿。由上述结果分析30Mn23Al4Cr5可能成为一种适用温度范围较广的低温无磁钢,作为低温钢可用于-150--269℃,作为无磁钢可用于600--269℃。

关键词： Mn 无磁钢形变孪晶机械孪晶 Al 超低温甚低温 Cr

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钒钛高锰钢的理论分析及其实践

机械工程材料 1986年第1期 36-40+53页

作者：刘森古俊儒黄正江陈书元四川乐山冶金机械厂攀枝花钢研院

高锰钢具有良好耐磨性的主要原因,是由于它的极高加工硬化能力之所致。基于这一点,本文时在受冲击和摩擦压力下高锰钢的加工硬化机理作了进一步探讨,然后提出了用再合金化的方法来进一步提高其耐磨性的必要条件,并推测出了最有希望的方... 详细信息

高锰钢具有良好耐磨性的主要原因,是由于它的极高加工硬化能力之所致。基于这一点,本文时在受冲击和摩擦压力下高锰钢的加工硬化机理作了进一步探讨,然后提出了用再合金化的方法来进一步提高其耐磨性的必要条件,并推测出了最有希望的方案。为充分利用本国资源,研制成了一种新型抗磨钢——Mn13VTi,取得了显著的经济效益。

关键词：高锰钢加工硬化 Ti 加工强化钒渣直接合金化合金元素电铲斗齿 Mn 原子尺寸因素钢中位错密度机械孪晶形变孪晶碳化合物碳化物 γ固溶体金相相组成奥氏体点阵常数

50Mn18Cr4奥氏体钢形变强化的电镜、x线研究

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工程科学学报 1980年第1期 102-121页

作者：肖治纲,王良运,张绪江机械工业出版社北京钢铁学院金物教研室北京重型机器厂热工科原金物74届学生天津市有色金属研究所

本文用薄晶体透射电镜和单色化x线衍射方法研究了50Mn18Cr4奥氏体钢的形变强化机理。实验结果表明,这种钢的层错能很低,轻微变形之后就产生大量层错。随着变形量的增加,对于奥氏体稳定性较高的钢,层错倾向于发展成形变孪晶;对于奥氏体... 详细信息

本文用薄晶体透射电镜和单色化x线衍射方法研究了50Mn18Cr4奥氏体钢的形变强化机理。实验结果表明,这种钢的层错能很低,轻微变形之后就产生大量层错。随着变形量的增加,对于奥氏体稳定性较高的钢,层错倾向于发展成形变孪晶;对于奥氏体稳定性较低的钢,层错倾向于发展成ε马氏体。此外,通过电子衍衬象还观察了层错、形变享晶、ε马氏体和晶界对位错运动的阻碍作用。在此基础上,对高锰奥氏体钢形变强化机制及其与钢中化学成分的关系作了分析与讨论。

关键词：形变强化马氏体金相相组成机械孪晶形变孪晶层错能奥氏体耐热钢耐热钢奥氏体钢 Mn Cr 电子显微镜电镜