变形处理对Mg-Li合金显微组织演变和力学性能的影响

镁锂合金具有较高的比强度和比刚度、优秀的电磁屏蔽效应和阻尼性能等优点,是目前最轻的金属结构材料,在自动化、航空、交通运输、医疗等领域有广泛的应用前景。但是,和其他金属结构材料相比,镁锂合金的强度仍然偏低,需要对镁锂合金进行合金化或者变形处理来提高力学性能。总结了各类变形处理镁锂合金的研究现状,讨论了常规变形加工和剧烈塑性变形加工对镁锂合金显微组织和力学性能的影响,并总结了变形加工过程中形变量和温度对显微组织和力学性能的影响,以及镁锂合金的几种晶粒细化机制,阐述了镁锂合金在工业应用中遇到的问题。晶粒细化和加工硬化目前仍然是提高镁锂合金性能的主要手段。强调了几种变形和结构设计(异质材料),这将有助于镁锂合金的创新工作,从而得到高强度镁锂合金。

通过基体晶粒和颗粒分布异质结构的调控协同提升AlN_(p)/Al复合材料的强度-塑性

为了获得优异的强塑性能,采用液固反应结合后续的热机械处理方法制备了3种具有不同微观组织构型的异构AlNp/Al复合材料,详细研究了AlN颗粒分布和基体晶粒组织构型对拉伸强度和塑性的影响。结果表明,复合材料的强度和塑性同时提高。其中,具有较弥散颗粒分布的Uniformed-AlNp/Al复合材料表现出优异的极限抗拉强度(~387 MPa)和断裂伸长率(~9.1%)。与其他文献报道的颗粒增强铝基复合材料相比,该复合材料具有较好的比强度和延展性组合。此外,计算了异质变形诱导(HDI)应力。结果表明,在Uniformed-AlNp/Al复合材料中,HDI应力显著增加。揭示了HDI应力在提高AlNp/Al复合材料的强度和塑性中起着至关重要的作用。

轧制压下率、路径对NiCoCr合金微观结构和力学性能的影响

通过开展不同轧制压下率和路径的轧制实验,制备了具有不同比例和尺寸的纳米孪晶和纳米晶结构NiCoCr合金。透射电镜表征结果表明,单向轧制压下率50%样品中微观结构特征以纳米孪晶和高密度位错为主。当压下率达到90%,由于剪切带在纳米孪晶片层结构中的开动,孪晶体积分数下降,同时剪切带内形成大量尺寸为35 nm的纳米晶结构。多方向轧制样品中微观结构以纳米晶结构为主,平均尺寸为27 nm,略小于单向轧制压下率90%样品中的纳米晶尺寸。拉伸实验结果表明:相比于轧制前固溶态粗晶合金,单向轧制压下率50%纳米孪晶镍基合金强度大幅提高,合金屈服强度和抗拉强度分别达到1312 MPa和1396 MPa。压下率90%轧制样品屈服强度高达1599 MPa,变方向轧制样品屈服强度更是高达1705 MPa。同时拉伸试验数据表明,晶粒细化可以有效地提高材料强度,但是材料的延伸率显著下降。

颗粒增强铝基复合材料强韧化机制的研究新进展

轻质高强高韧铝基复合材料已成为汽车、航空航天及5G通讯等领域轻量化发展的重要基础材料之一。但高强度与高韧性不兼备以及加工成形性差成为限制其发展的瓶颈,铝基复合材料的强韧化成为近年来的研究热点。本文综述了颗粒增强铝基复合材料力学性能的主要影响因素以及强韧化机制方面的最新研究进展,特别是关于增强颗粒的构型化设计对高性能铝基复合材料强韧性的重要影响,以及非均匀材料中的异质变形诱导(HDI)强化新机制,并展望了其未来研究和发展趋势,为开发高性能的铝基复合材料提供理论指导。

Effect of equal-channel angular pressing and aging on corrosion behavior of ZK60 Mg alloy

Commercial ZK60 Mg alloy was processed by multi-pass equal-channel angular pressing（ECAP） and subsequent aging to investigate the effect of grain refinement and second-phase redistribution on its corrosion behavior. Electrochemical tests show that the fine-grained samples after more ECAP passes have higher corrosion current densities（Jcorr） in the polarization curves, lower charge-transfer resistance（Rt） values in the EIS plots. The severe plastic deformation decreases the alloy corrosion resistance besides the well-known strengthening and toughening. Scanning Kelvin probe（SKP） measurement shows that the anodic and cathode sites are homogeneously distributed on the surface of the fine-grained alloy, which inhibits localized corrosion. The SKP potential, having linear relationship with the corrosion potential（φcorr）, decreases with increasing the ECAP pass. Furthermore, the post-ECAP aging can slightly improve the corrosion resistance of the fine-grained ZK60 Mg alloy and enhance the comprehensive performances, due to the stress relief and uniform distribution of second-phase particles.

机械球磨硒非晶化的XAFS研究

利用低温EXAFS和XANES方法研究了晶态Se在机械球磨过程中的结构变化 .结果显示在球磨过程中引入链状分子间的中程无序 ,破坏了分子间的结合 ,而分子内Se原子以共价键结合 。

组织超细化对ZK60镁合金腐蚀行为的影响

借助等通道转角挤压(ECAP)模具制备了超细晶ZK60镁合金,结合时效处理调控了合金中第二相的分布形态,采用局部电化学阻抗谱(LEIS)结合浸泡试验,分析了组织超细化及小尺度第二相对ZK60镁合金电化学腐蚀行为的影响。结果表明,固溶态ZK60镁合金在3.5%NaCl溶液中的失重速率随着ECAP加工道次的增加而增加;随着浸泡时间的增加,超细晶合金的局部阻抗先增加后下降;后续时效处理使样品中残余应力下降、第二相重新分布,从而提高了表面腐蚀产物对基体的保护作用,改善了超细晶镁合金的耐蚀性。

生物学教学中“迷思概念”产生原因及对策研究

学生头脑中存在的与科学概念不一致的认识称为“迷思概念”(Misconception),在国外也有称之为先前概念(Precon-ception)、直觉概念(Intuition)、另有概念(Alternative conception)等。建构主义(Constructivism)理论认为,学习不是知识由教师向学生的传递,而是学生建构自己的知识的过程。在这个过程中,可能会因为学习者已有经验或知识的不同,也可能是所接受的信息的来源和方式不同而形成对同一知识的不同理解,甚至是不正确或者错误的理解,而形成“迷思概念”(Misconception)。本文就迷思概念的概念界定、成因分析及教师教学建议展开阐述,并例举部分案例,以期在教学活动中规避或减少迷思概念。

累积叠轧制备超细晶纯铜多层板的组织和性能

本工作在室温下采用累积叠轧工艺对纯铜薄板进行1~9道次的大塑性变形加工。采用金相显微镜、双束系统FIB/SEM、TEM及拉伸试验机进行组织观察及力学性能测试,获得纯铜板累积叠轧过程显微组织演变和力学性能演变规律。结果表明：累积叠轧形成的初始界面存在微缝隙和纳米层等缺陷,其中微缝隙随着叠轧的进行而逐渐消失,最终形成冶金界面结合;纳米层由片层厚度为20~60nm的片层晶组成,并包含变形孪晶。在轧辊压缩力与剪切力的共同作用下,原始粗晶晶粒由等轴晶变成片层晶,且发生明显细化,6道次后晶粒片层厚度由退火态的~50μm细化到0.2μm左右;晶粒细化主要以位错滑移分割为主,并伴随少量的孪生;材料的硬度和屈服强度明显提高,9道次后达到最大值,硬度为137HV,约为母材的3倍;屈服强度达450MPa,约为母材的5倍;断裂延伸率在首道次剧烈下降,并在随后道次保持在5%左右。

高压扭转对GW83K镁合金耐腐蚀性能的影响

采用高压扭转(HPT)工艺对Mg-8Gd-3Y-0.4Zr(GW83K)合金进行剧烈塑性变形加工,通过显微组织观察、物相分析、显微硬度测定、开路电位测试、动极化曲线测试、交流阻抗谱及扫描开尔文探针分析,对比研究了HPT前后GW83K合金的显微组织和耐蚀性。结果表明:经5圈高压扭转后,GW83K合金的晶粒细化不显著,物相结构亦无变化,晶粒中出现大量孪晶和位错,试样中心区域和边缘区域的晶粒尺寸无明显差异,但边缘区域硬度远高于中心区域。HPT后镁合金在空气中伏打电位较低,在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡时开路电位迅速稳定(约1h)但稳定值较负,腐蚀电流密度较大,电化学阻抗较小且随浸泡时间延长而减少,其耐蚀性不及未HPT加工的初始态合金。在0.1mol/L NaOH溶液中,浸泡初期初始态和HPT态合金开路电位较接近,交流阻抗相差不大,浸泡6h后初始态的电化学阻抗容抗弧直径则明显大于HPT态样品。极化曲线显示HPT态合金在碱性溶液中的维钝区间减小,维钝电流密度增大,初次击穿电压负移。HPT加工虽有助于镁合金表面快速形成钝化膜(不能有效保护基体),却使镁基体更活泼(溶解加速),GW83K镁合金耐蚀性下降。

热处理对双相Mg-8Li-4Al-3Zn-La合金组织与性能的影响

分别对原始态的双相Mg-8Li-4Al-3Zn-La合金进行固溶及退火处理,通过光学显微镜、扫描电镜以及X射线衍射等方法研究合金在不同热处理状态下微观组织的变化,测定了合金硬度及拉伸性能并分析了断口。研究结果表明,经固溶处理后合金抗拉强度明显提高,由原来的194MPa提升到243MPa,延伸率由18%降至9%;而退火处理后其强度没有提升,塑性反而下降。此外,合金中两相组织与第二相分布具有明显差异,使得各相性能及其对热处理的反应不同。

高速电气化铁路用铜合金接触线反复弯曲失效分析

对高铁用铜合金接触线在生产过程中的几个关键阶段的微观组织演变进行了研究,以探究导致其成品在后续反复弯曲试验中失效的原因。首先,采用光学显微镜对不同工艺阶段材料的气孔与夹杂物分布情况以及微观组织演变进行了分析;其次分析了其显微硬度的变化;最后,使用背散射电子衍射技术分析了铜合金接触导线表层的微观组织结构。结果表明,在原始材料中未发现夹杂物;在最后的冷拉拔成形过程中,接触线经历了强烈的塑性变形,气孔被密实;在接触线表层产生一层厚度约为10μm的超细晶组织。表层的超细晶是Cu-0.38%Mg接触线在反复弯曲试验中失效的主要原因。

复杂应力状态下超细晶材料的塑性

本工作通过三维非接触全场应变测量系统(DIC)和有限元模拟(FEM)对比研究了超细晶铜和粗晶铜在拉伸过程中颈缩处的应变和应力分布,比较了在颈缩后的复杂应力状态下超细晶铜和粗晶铜延伸率的差异,实验发现虽然超细晶铜与粗晶铜在工程应力-应变曲线上的断裂延伸率相差较大,但两者颈缩区域的延伸率相当。有限元模拟揭示颈缩区域为三向应力状态,实验设计的缺口试样进一步验证复杂应力状态下超细晶材料的塑性变形能力与粗晶材料相当。复杂应力状态下,超细晶铜内部更多的滑移系被激发,使得超细晶铜的塑性变形能力与粗晶铜相当。

EBSD半原位研究双模晶粒分布铜的变形机理

本实验通过等温退火(200℃)等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)制备的超细晶铜获得了双模晶粒分布(Bimodal)的铜样品。力学性能测试显示该双模晶粒分布铜样品具有很好的强度和塑性的综合性能(屈服强度225MPa,断裂延伸率20%)。进而利用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了同一微观区域在拉伸应变分别为0%、3%、8%、14%时的微观结构信息,发现在拉伸过程中,部分超细晶晶粒和再结晶粗晶晶粒均发生了转动,粗晶晶粒内部出现了较大的局部应变以及亚晶界。此外,拉伸过程中伴随着部分退火孪晶的消失和小角晶界的增多,导致拉伸后平均晶粒尺寸下降。

高熵合金强韧化方法及力学性能的研究进展

自高熵合金被首次报道以来,其优异的力学性能引起了国内外学者的广泛关注。高熵合金的高强度、高硬度、高耐磨性、耐腐蚀性以及其在极端温度下的服役能力,都表明高熵合金在未来工业应用中具有巨大潜力。随着对高熵合金的深入研究,从元素比例的改变到元素种类的改变再到新组元的添加,每一次高熵合金力学性能的优化与发展均伴随着结构的改变。尽管如此,高熵合金的力学性能依旧有很大的提升空间。因此,如何合理设计高熵合金的微观结构、提升其力学性能是当前研究的热点问题。在高熵合金中,已存在的强韧化方法有细晶强化、固溶强韧化、共晶组织强韧化、孪生诱导塑性(Twinning induced plasticity,TWIP)效应强韧化、相变诱导塑性(Transformation induced plasticity,TRIP)效应强韧化和第二相强韧化等。其中,细晶强化与第二相强化在绝大多数高熵合金中都存在且很容易通过热机械处理来实现。因此,如何在强化机理、组织特征、力学性能三者之间建立联系,是当前亟待解决的问题。本文归纳了高熵合金强韧化方法的研究进展,从高熵合金的优秀力学性能入手,分别介绍了固溶强化、短程有序(Short-range ordering,SRO)强化、γ′相强化、晶粒异构强韧化等结构设计理念,并且讨论了各种结构对高熵合金变形机制和力学性能的影响,分析了当前高熵合金的发展前景,以期为后续关于组织特征与力学性能建立有效联系提供参考。

晶粒尺寸对Cu-30%Zn合金形变孪晶厚度的影响

对于面心立方结构的纳米金属,晶粒尺寸对孪生厚度（孪生核）的影响虽已有研究,但仍有待深入.本论文以Cu-30％Zn合金为模型材料,通过高压扭转变形技术、等径角挤压连同轧制技术变形得到晶粒尺寸在5～500nm的样品.透射电子显微镜观察发现：变形孪晶的片层厚度随晶粒尺寸的减小而减小,当晶粒尺寸小于20nm以后,孪晶厚度为（111）晶面间距（层错）;另外,层错存在于各个不同尺寸范围的晶粒内,表明层错不受晶粒尺寸影响.研究结果表明在低层错能超细晶材料中,孪生变形是通过从晶界连续发射不全位错（层错）形成的.

累积叠轧制备层状铝基复合材料研究进展

铝基复合材料是工业中应用最广泛的有色金属结构材料。其中,层状铝基复合材料可以借助不同金属与铝合金直接构筑形成层状结构,从而表现出更优异的综合力学性能。累积叠轧(ARB)作为一种成熟的制备层状铝基复合材料的方法,因其设备要求简单、操作简便、易于工业化的优点而一直备受关注。本文综述了近几年累积叠轧制备铝基复合材料的研究现状,并对其发展趋势进行了分析和展望,指出了累积叠轧制备层状铝基复合材料今后的发展方向和研究重点。

NP550钢板淬火开裂的关键组织结构因素

为探究影响NP550含硼钢薄板淬火开裂的关键因素,采用扫描电镜、透射电镜以及三维原子探针等多尺度表征手段对NP550淬火未开裂钢板表面和淬火开裂钢板表面和心部的微观组织、合金元素分布以及力学性能进行了对比分析。结果表明,开裂钢板的裂纹起始于板厚中心区域的原奥氏体晶界处并沿原奥氏体晶界扩展。钢板心部原奥晶粒粗化、沿晶界的铁素体和脆性渗碳体的析出以及硼元素被晶界含硼相的消耗是导致开裂钢板,特别是板厚中心处强度和塑性降低的主要原因。钢板在淬火应力下发生剧烈开裂。结合淬火工艺,生产过程中应注意控制高压水的出水量,保证冷却速率,有效防止淬裂现象发生。

FeNi_2CoMo_(0.2)V_(0.5)高熵合金在2% HNO_3溶液中的电化学性能

通过开路电位测试、交流阻抗谱、动电位极化曲线测试,对比研究了FeNi_2CoMo_(0.2)V_(0.5)高熵合金与其成分金属纯镍(99.99%)的耐腐蚀性能。结果表明:在2%HNO_3溶液中,高熵合金比纯镍能更快达到稳定电位,高熵合金阻抗弧直径是HPT态样品的4倍多,自腐蚀电流密度比纯镍小6倍左右;另外,高熵合金和纯镍在2%的HNO_3溶液中均发生明显钝化,但高熵合金钝化效果明显优于纯镍,钝化区更宽,击穿电位更高。