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高速冲击载荷下预压缩AZ31镁合金的退孪生行为与动态力学性能

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金属学报 2022年第5期58卷 660-672页

作者：陈扬毛萍莉刘正王志曹耕晟沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁省镁合金及其成型技术重点实验室沈阳110870

为研究高应变速率冲击载荷下预压缩轧制态AZ31镁合金的退孪生行为与动态力学性能,将原始试样沿轧制方向(RD)进行真应变为4%的准静态预压缩,引入大量的{1012}拉伸孪晶。利用分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置对原始及预压缩AZ31镁合金样品... 详细信息

为研究高应变速率冲击载荷下预压缩轧制态AZ31镁合金的退孪生行为与动态力学性能,将原始试样沿轧制方向(RD)进行真应变为4%的准静态预压缩,引入大量的{1012}拉伸孪晶。利用分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置对原始及预压缩AZ31镁合金样品沿板材法向(ND)进行应变速率为700、1000、1300和1600 s;的高速冲击实验,并利用EBSD技术对原始试样、预压缩试样以及不同应变速率下的冲击试样进行微观组织分析。结果表明,相比于原始试样,预压缩AZ31镁合金试样内的基面织构强度明显减弱并形成c轴与RD平行的孪晶织构,由于拉伸孪晶界对母晶粒的分割作用使得平均晶粒尺寸明显降低。预压缩AZ31镁合金试样沿ND高速冲击时的主要变形机制为退孪生,随着冲击应变速率的增大,孪晶织构逐渐恢复至初始的强基面织构,孪晶面积分数和孪晶平均厚度均逐渐降低,平均晶粒尺寸逐渐增大。此外,沿ND冲击原始试样相比于预压缩试样具有更高的强度和更低的塑性,且在塑性变形过程中预压缩试样呈现出更加明显的应变速率敏感性。

关键词： AZ31镁合金预压缩高速冲击退孪生

纳米孪晶Cu中局部剪切应变诱导的退孪生行为

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金属学报 2016年第4期52卷 491-496页

作者：白敬胜卢秋虹卢磊中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016

对择优取向纳米孪晶结构Cu样品进行室温轧制变形.微观结构研究发现,当变形压下量为15%时,样品中出现了与轧制方向呈30o^45°方向(最大剪切应力方向)分布的退孪生带.退孪生带中孪晶片层明显粗化,孪晶界上出现大量Shockley位错.塑性变形... 详细信息

对择优取向纳米孪晶结构Cu样品进行室温轧制变形.微观结构研究发现,当变形压下量为15%时,样品中出现了与轧制方向呈30o^45°方向(最大剪切应力方向)分布的退孪生带.退孪生带中孪晶片层明显粗化,孪晶界上出现大量Shockley位错.塑性变形过程中较小应变时,纳米孪晶Cu中局部退孪生机制是协调局部剪切应变的主要机制.

关键词： Cu 纳米孪晶轧制形变退孪生剪切应变

挤压态AZ31镁合金单向压缩过程中的退孪生行为

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材料热处理学报 2013年第8期34卷 26-30页

作者：张愔刘天模徐舜何杰军卢立伟重庆大学材料科学与工程学院重庆400030

用金相法、XRD等技术研究了挤压态AZ31镁合金单向压缩过程中的退孪生行为,并探讨退孪生机理。结果表明,在应变量较低时,拉伸孪晶数量随变形量的增大而增多,而当应变量>4%时,随着变形量的增大,拉伸孪晶数量反而减少,即产生了退孪生现象... 详细信息

用金相法、XRD等技术研究了挤压态AZ31镁合金单向压缩过程中的退孪生行为,并探讨退孪生机理。结果表明,在应变量较低时,拉伸孪晶数量随变形量的增大而增多,而当应变量>4%时,随着变形量的增大,拉伸孪晶数量反而减少,即产生了退孪生现象。这种特殊的退孪生现象可以通过晶体转动理论解释,即随变形量的增大,基体逐渐转到硬取向,孪晶伴随转动,变形量较大时产生的{10 12}拉伸孪晶的受力状态随转动发生改变,在已孪生部分又发生一次{10 12}拉伸孪生,使原来已孪生部分取向再次与基体相同,即产生了退孪生。

关键词：镁合金孪生退孪生压缩变形

镁合金中孪生-退孪生行为的原位EBSD研究

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重庆理工大学学报（自然科学） 2020年第9期34卷 147-151页

作者：席国强陈艺陈爽付婧郭非麻彦龙重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400054

通过沿轧制方向和法线方向交叉压缩,利用原位EBSD跟踪研究了孪生-退孪生行为。结果表明:c轴远离ND方向的初始晶粒,沿RD预压缩不会产生孪晶,c轴平行于ND方向的初始晶粒,沿RD预压缩形成2种形貌的孪晶,一种为互相交叉的孪晶,另一种为互相... 详细信息

通过沿轧制方向和法线方向交叉压缩,利用原位EBSD跟踪研究了孪生-退孪生行为。结果表明:c轴远离ND方向的初始晶粒,沿RD预压缩不会产生孪晶,c轴平行于ND方向的初始晶粒,沿RD预压缩形成2种形貌的孪晶,一种为互相交叉的孪晶,另一种为互相平行的孪晶;当沿着ND方向再压缩时,c轴远离ND方向的初始晶粒中会形核拉伸孪晶,而互相交叉和平行的拉伸孪晶会出现退孪生行为;互相交叉孪晶的退孪生速度较慢,而互相平行孪晶的退孪生速度较快。最后,基于实验观察,讨论了退孪生时孪晶界的迁移过程。

关键词：镁合金孪生退孪生原位EBSD

变形速率对镁合金变形行为的影响及退孪生的研究

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变形速率对镁合金变形行为的影响及退孪生的研究

作者：张荣西安工业大学

学位级别：硕士

在密排六方金属的塑性变形过程中,形变孪晶是一种非常重要的塑性变形机制且对合金的力学性能影响很大。因此,本文以Mg-Gd-Y-Zr和AZ31合金为基础,研究不同速率对镁合金变形行为的影响及退火对镁合金退孪生的影响。Mg-10Gd-3Y-0.3Zr在25℃... 详细信息

在密排六方金属的塑性变形过程中,形变孪晶是一种非常重要的塑性变形机制且对合金的力学性能影响很大。因此,本文以Mg-Gd-Y-Zr和AZ31合金为基础,研究不同速率对镁合金变形行为的影响及退火对镁合金退孪生的影响。Mg-10Gd-3Y-0.3Zr在25℃、150℃和175℃进行不同变形速率的压缩变形,试验结果表明,175℃压缩速率从1mm/min降低到0.01mm/min,抗压强度并没有降低,反而从317 MPa增强到418 MPa,溶质原子有足够的时间偏析到形变孪晶界处,钉扎住孪晶界并阻碍了其运动,孪晶略微变细,强度增强。25℃压缩变形没有出现溶质原子对孪晶的钉扎作用,150℃压缩变形的钉扎作用小于175℃。压缩变形过程中织构逐渐增强,初始随机分布的晶粒取向并逐渐平行于压缩方向。镁合金在高温压缩变形过程中出现了稳态塑性失稳现象。热轧AZ31在室温下沿横向(TD)预压缩后进行不同的退火工艺再沿垂直方向(ND)方向压缩试验结果表明：不同方向压缩呈现出不同的力学性能和组织。预压缩AZ31镁合金在退火后退孪晶屈服强度都明显的提高了20 MPa,未退火处理试样在变形早期就可以完全发生退孪晶,经过退火处理后可以推迟退孪晶的发生。沿TD方向预压缩量小的试样最先结束沿ND方向的退孪生并且加工硬化过程也较早地结束。孪晶-退孪生可以使合金恢复到初始织构。对5%预压缩变形的Mg-10Gd-3Y-0.3Z和Mg-2Gd-2Y-0.3Zr合金经退火处理反向拉伸。实验结果表明：经压缩变形Mg-2Gd-2Y-0.3Zr合金产生的孪晶数量高于Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金,但抗压强度和屈服强度均低于Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金。Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金先压缩5%的形变量再拉伸不能形成退孪生,而Mg-2Gd-2Y-0.3Zr合金却能发生退孪生,并且经200℃退火3h后退孪生的强度提高了20 MPa且组织里的退孪晶数量高于不退火处理的退孪晶数量。Mg-2Gd-2Y-0.3Zr合金压缩变形后形成的孪晶多数为{1012}孪晶,而Mg-10Gd-3Y-0.3Zr合金压缩变形存在其他类型的孪晶。

关键词：退火处理形变孪晶织构屈服强度退孪生

β型Ti-15Mo合金{332}＜113＞孪晶变体选择与退孪生行为研究

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β型Ti-15Mo合金{332}＜113＞孪晶变体选择与退孪生行为研究

作者：李枭重庆大学

学位级别：硕士

钛及钛合金因其优异的比强度、韧性及耐蚀性,而被广泛地应用于航空航天、海洋工程等领域。{332}＜113＞变形孪晶是亚稳β型钛合金的主要变形机制之一,通过孪生诱导塑性效应（twinning-induced plasticity,TWIP）可以提高合金的强塑性。... 详细信息

钛及钛合金因其优异的比强度、韧性及耐蚀性,而被广泛地应用于航空航天、海洋工程等领域。{332}＜113＞变形孪晶是亚稳β型钛合金的主要变形机制之一,通过孪生诱导塑性效应（twinning-induced plasticity,TWIP）可以提高合金的强塑性。然而,与六方结构金属中的孪晶相比,目前对于{332}＜113＞孪生行为的研究尚且不足。本文以Ti-15Mo合金为研究对象,利用SEM、EBSD等微观表征手段,结合复合Schmid因子（Composite Schmid factor,CSF）计算,系统研究了{332}＜113＞孪晶的变体选择及晶界传递行为。同时,采用准原位的试验方法,考察了{332}＜113＞孪晶的孪生-退孪生行为,并揭示其对合金综合力学性能的影响。实验发现沿轧制方向（RD）拉伸的Ti-15Mo合金中产生了大量的{332}＜113＞孪晶。统计表明,仅有47.8%的孪晶的SF Rank排在第一位,因此出现了大量非施密特孪生行为。在晶界处形成的孪晶大多以孪晶对的形式存在,在观察到的54对孪晶中,有24对属于顺序孪晶,30对属于共生孪晶。对于顺序孪晶,实际激活的孪晶对均具有最大的CSF值（Rank 1）;对于共生孪晶,在实际激活的孪晶对中,有80%的CSF Rank皆为Rank1,其余皆为Rank 2。分析结果表明CSF可以有效地预测晶界处的孪晶变体选择。此外,对比分析表明,CSF比几何协调因子（m′）能更好的预测晶界处成对孪晶的变体选择。对预拉伸样品进行再次压缩变形时,出现了大量的{332}＜113＞孪生-退孪生行为。与直接压缩样品相比,预拉伸样品的屈服强度明显提高。这是因为预拉伸过程在孪晶-孪晶、孪晶-晶界相交处产生的晶格畸变在退孪生过程中并未消失,同时退孪生后在原始孪晶界处形成了大量位错,这些缺陷在后续塑性变形中能够有效地阻碍位错运动和孪晶界迁移,从而提高了合金的强度。滑移迹线分析表明,在预拉伸后再次反向加载过程中,母相晶粒中出现了大量平行的滑移迹线,并终止于早期的{332}孪晶界,暗示退孪生是原始孪晶界与滑移相互作用的结果。

关键词： Ti-15Mo {332}孪晶变体选择 CSF 退孪生

高温低周疲劳下C-HRA-5奥氏体耐热钢中孪晶界演变

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金属学报 2022年第8期58卷 1013-1023页

作者：周红伟高建兵沈加明赵伟白凤梅何宜柱安徽工业大学材料科学与工程学院先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室马鞍山243032 太原钢铁(集团)有限公司先进不锈钢材料国家重点实验室太原030003 安徽工业大学冶金工程学院冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室马鞍山243032

研究了先进超超临界燃煤机组用新型奥氏体耐热钢C-HRA-5在700℃低周疲劳下退孪生行为,利用SEM、EBSD和TEM等对孪晶界(TBs)的演变、退孪生机制及残留TBs对疲劳裂纹的影响进行了分析。结果表明,C-HRA-5钢经高温固溶处理后,低Σ重合位置点... 详细信息

研究了先进超超临界燃煤机组用新型奥氏体耐热钢C-HRA-5在700℃低周疲劳下退孪生行为,利用SEM、EBSD和TEM等对孪晶界(TBs)的演变、退孪生机制及残留TBs对疲劳裂纹的影响进行了分析。结果表明,C-HRA-5钢经高温固溶处理后,低Σ重合位置点阵(CSL)晶界比例达到69%,以Σ3型TBs为主。在高温低周疲劳下,出现了显著的退孪生现象,且退孪生程度随着应变幅的增加而增加。退孪生机制主要与位错-TBs交互作用和TBs上相析出有关。疲劳试样中塑性变形以平面滑移为主,形成了大量的位错滑移带结构。位错滑移带循环碰撞TBs,导致晶界共格关系消失并最终退孪生。位错-TBs交互作用诱导部分TBs析出M_(23)C_(6)相,析出相加剧TBs对位错的钉扎作用,强化位错-TBs的交互作用,加速退孪生过程。与C-HRA-5钢中随机晶界相比,残留TBs仍然具有较高的强度,抑制疲劳裂纹的萌生与扩展。

关键词：奥氏体耐热钢低周疲劳退孪生 EBSD 疲劳裂纹

多向压缩中AZ31镁合金变形行为的EBSD跟踪研究

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金属学报 2013年第8期49卷 932-938页

作者：黄洪涛 Godfrey Andrew 刘伟付宝勤刘庆清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室北京100084 重庆大学材料科学与工程学院重庆400044

利用显微硬度点法结合电子背散射衍射(EBSD)技术,跟踪研究了多向压缩路径下AZ31镁合金的变形行为.采用先沿板材横向(TD)压缩然后沿板材法向(ND)进行压缩的应变路径.结果表明,绝大多数晶粒TD压缩变形中主要以{1012}拉伸孪生为主,ND压缩... 详细信息

利用显微硬度点法结合电子背散射衍射(EBSD)技术,跟踪研究了多向压缩路径下AZ31镁合金的变形行为.采用先沿板材横向(TD)压缩然后沿板材法向(ND)进行压缩的应变路径.结果表明,绝大多数晶粒TD压缩变形中主要以{1012}拉伸孪生为主,ND压缩变形过程中主要以退孪生为主,少数晶粒变形行为不同的原因是由于其初始取向偏离基面织构太大.在ND压缩变形中发生退孪生行为的晶粒内,没有发现新的孪生变体出现,表明退孪生比激活一个新的孪生变体要容易.剩余孪晶面积分数减少到0时,ND压缩变形中的局部区域应变小于TD压缩变形.表明完全退孪生所需应变比孪生小.

关键词： AZ31镁合金拉伸孪生退孪生局部区域应变 EBSD跟踪研究

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T6态ZM51变形镁合金的高周疲劳行为

中国有色金属学报 2020年第8期30卷 1770-1780页

作者：穆桐石国梁张奎李兴刚李永军马鸣龙袁家伟有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京100088 北京有色金属研究总院北京100088

以工业化挤压生产大截面尺寸的ZM51镁合金为研究对象,测试挤压态和T6态合金沿挤压方向(ED)的静态力学性能,并在应力比R=-1的条件下,研究T6态ED试样的高周疲劳行为。结果表明:T6处理后,ED试样的拉伸和压缩强度均得到提升,但伸长率大幅降... 详细信息

以工业化挤压生产大截面尺寸的ZM51镁合金为研究对象,测试挤压态和T6态合金沿挤压方向(ED)的静态力学性能,并在应力比R=-1的条件下,研究T6态ED试样的高周疲劳行为。结果表明:T6处理后,ED试样的拉伸和压缩强度均得到提升,但伸长率大幅降低,压缩屈服强度的提高幅度远低于拉伸屈服强度的,合金拉压屈服不对称性增加。T6态ZM51镁合金循环周次为1×107时的疲劳极限为103 MPa,约为其抗拉强度的30%。发生在裂纹尖端塑性区内的"拉伸孪生-退孪生"是主要的疲劳损伤机制。合金疲劳裂纹的萌生位置以试样表面附近的孪晶界为主,疲劳裂纹穿晶路径扩展。疲劳断口两侧存在覆盖整个断口的针状孪晶层,应力越大,孪晶层厚度越小,而单个晶粒内的针状孪晶的数量越多,且间距越小。

关键词：变形镁合金拉压屈服不对称性高周疲劳孪生退孪生