真空累积叠轧多层钢的组织与性能研究

以30CrMo和316L奥氏体不锈钢作为材料组元,利用真空累积叠轧工艺,制备出高强塑性的36、72、162、405层的多层钢复合材料。结果表明,多层钢界面实现了良好的冶金结合,30CrMo层主要为回复态的铁素体组织,316L层为变形态奥氏体组织。随着层数的增加,界面由平直变成波浪状,元素扩散明显加剧,扩散层形成马氏体组织,可有效提高材料强度;多层钢强度随着层数增加而增加,36层钢的抗拉强度为734 MPa,断裂伸长率为41.5%;405层钢表现出优异强塑性组合,抗拉强度为1125 MPa,伸长率为22.5%。多层钢的高界面结合强度有利于保持两组元协调变形,韧性层和多个强界面可有效约束脆性层的过早局部颈缩,提高材料的塑性。

累积叠轧焊Al/Mg/Al多层复合材料的腐蚀行为

研究累积叠轧焊(ARB)Al1050/AZ31/Al1050多层复合材料的腐蚀行为,腐蚀介质为3.5%Na Cl(质量分数)溶液,分析测试手段包括动电位极化测试(PDP)、电化学阻抗谱(EIS)、扫描电子显微镜(SEM-EDS)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)等。为了深入研究Al1050/AZ31/Al1050多层复合材料的耐腐蚀性和腐蚀产物,对ARB制备的Al1050/Al1050/Al1050多层复合材料进行了相似的测试作为对比。动电位极化曲线和电化学阻抗谱显示,ARB应变水平会显著影响腐蚀速率。与Al1050/Al1050/Al1050样品相比,Al1050/AZ31/Al1050多层复合材料具有更高的腐蚀速率和更低的极化电阻。AZ31层对腐蚀过程起主导作用。拉曼和XRD分析结果表明主要腐蚀产物为Mg(OH)2,且不含任何氯化合物(如(Mg(OH)_(2))·MgCl_(2))。

累积叠轧道次对AZ31镁合金板微观组织和力学性能的影响

开展400℃轧制温度下的累积叠轧试验,并利用光学显微镜、拉伸试验机、显微硬度计、X射线衍射仪、扫描电镜对不同累积叠轧道次板材的微观组织和力学性能进行表征,研究累积叠轧道次对AZ31镁合金板材晶粒尺寸、基面织构、力学性能的影响。结果表明:累积叠轧工艺的晶粒细化主要发生在前3道次,随后的循环道次中晶粒不再明显细化,甚至略微长大。第3道次的综合力学性能最佳。剪切带的存在虽缓解了应力集中,提高了塑性,弱化了基面织构,但该处也易形成裂纹,加速板材的断裂,使伸长率急剧下降。基面织构强度随着轧制道次的增加呈先减弱后增强的趋势。

交叉累积叠轧法制备高强高韧6061铝合金

为了实现强度与塑性的良好匹配,在室温下采用交叉累积叠轧(CARB)技术制备7道次6061铝合金薄板。利用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射对其微观结构进行分析。结果表明:CARB试样的极限抗拉强度和伸长率均明显优于ARB试样。CARB试样的平均晶粒尺寸更小,有更多的小角度晶界转变成大角度晶界,且位错密度更高。CARB制备出的6061合金材料轧制织构明显弱化,以Brass{011}<211>织构为主。CARB6061合金的更高强度主要由超细晶粒强化和位错强化导致,更高延展性归因于更细小的晶粒和弱织构。

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。

累积叠轧Mg/Ti复合板的微观组织与力学性能

相较于钛合金、钢等结构材料,镁(Mg)及其合金的绝对强度较低、塑性相对较差,阻碍了其广泛应用。层状复合材料能结合不同金属的优异性能,近年来被广泛应用于提高镁合金的综合性能。在本项研究中,通过累积叠轧法(ARB)制备了Mg/Ti层状复合材料,利用光学显微镜、扫描电镜以及电子背散射衍射等分析了其在不同道次轧制条件下的微观组织,利用单向拉伸和数字图像相关(DIC)技术对Mg/Ti复合材料的力学性能和变形行为进行了分析。结果表明,进行了一次ARB后,Mg/Ti复合材料具有优异的综合性能,这归功于应变硬化和良好的层间结合强度。继续进行更多道次的ARB,Mg/Ti复合材料的屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率明显下降,这与Ti层不再连续分布有关。

异种金属层状复合材料累积叠轧工艺的研究进展

综述了异种材料累积叠轧技术,介绍了累积叠轧的工艺原理及异种材料累积叠轧试样的宏观结构和力学性能研究进展,分析了层状复合材料累积叠轧工艺的复合机理和强化机制,最后展望了异种材料累积叠轧工艺的应用和发展并对进一步的研究提出了建议。

累积叠轧技术的研究现状与展望

对采用累积叠轧工艺制备超细晶组织的技术进行详细的综述,介绍了累积叠轧技术的原理、ARB材料的组织与力学性能特征,并对ARB变形过程中的剪切变形、晶粒细化机制和强化机制进行分析。采用ARB技术可以制备大尺寸的超细晶组织材料,其室温抗拉强度通常比粗晶材料的高2～4倍。ARB材料的强化源于晶粒细化、位错强化、在大变形轧制时形成的稳定基面织构、表面的氧化膜以及内生原有夹杂物在强烈塑性变形情况下的破碎与弥散分布。分析了ARB技术的优越性,对其在制备超细晶材料领域的应用进行了展望。

累积叠轧焊工艺改善普碳钢材料性能特征

在普通热轧机上利用累积叠轧焊工艺对普碳钢Q235进行了实验研究,重点研究了压下量(最大压下量98%)、循环轧制次数等工艺参数对Q235钢组织及性能的影响规律.结果表明:在普通热轧机上应用累积叠轧焊工艺对同种材料进行焊合,不仅可以获得连续、均匀的结合组织,而且使Q235钢的组织得到明显的细化,夹杂物分布更加均匀,材料的强度大幅度提高,抗拉强度达800MPa以上.

累积叠轧工艺对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

采用累积叠轧工艺对AZ31镁合金薄板进行剧塑性变形,研究了累积叠轧变形过程中镁合金板材的组织及性能演变。实验结果表明,累积叠轧可以有效细化AZ31镁合金板材的晶粒组织,显著改善室温延伸率,是制备大尺寸、高性能细晶镁合金板材的一种有效、经济而且可以实现工业化生产的技术。累积叠轧5道次后AZ31镁合金板材组织均匀,晶粒尺寸为1-2μm左右,晶粒细化源于大的累积变形及表面剪切变形;室温抗拉强度和延伸率可达到349MPa和22.46%,可归因于晶粒细化对镁合金强度和塑性的改善。累积叠轧板材的道次间的加热使ARB组织粗化,减小了累积叠轧过程中晶粒持续细化的效果。

累积叠轧焊制备Al／AZ31多层复合材料及其强度

采用累积叠轧焊法制备了Al/AZ31多层复合材料,并通过扫描电镜、X射线能谱仪和显微硬度计对所制备的Al/AZ31多层复合材料进行了横截面形貌观察、能谱分析以及显微硬度测试。结果表明,经过三道次的累积叠轧焊之后可制备Al/AZ31多层复合材料。能谱分析表明,在Al层和AZ31层的界面处产生了扩散层,随着轧制道次的增加扩散层的厚度逐渐增加。显微硬度测试表明,随着轧制道次的增加,Al/AZ31多层复合材料的层组元的强度也随之增加,但Al层的强度较AZ31增加得快,并且形成的界面扩散层具有一定的硬度梯度。

钛/钢复合板累积叠轧焊复合工艺的试验研究

进行了TA1/Q235钛/钢的累积叠轧焊试验,研究轧制温度、轧制道次、累积压下量等工艺参数对TA1/Q235复合板组织及结合性能的影响规律。结果表明采用累积叠轧焊方法不仅可以大幅度地提高TA1/Q235的结合强度,而且还可以获得连续均匀、组织细化的Q235的结合组织。

AZ31镁合金在累积叠轧焊过程中的界面焊合研究

采用扫描电境观察了AZ31镁合金在累积叠轧焊(ARB)过程中的界面焊合现象。结果表明:轧前预热温度为300℃和道次压下量为50%的累积叠轧焊工艺可以使AZ31板材获得良好的界面焊合,后续的累积叠轧焊变形可以有效改善界面焊合质量。ARB板材的拉伸断口呈现典型的延性断裂形貌,界面未形成良好焊合的部分呈现裂口焊合形貌。累积叠轧焊变形中的界面焊合过程包括:表面硬化脆性层减薄、断裂,氧化膜破碎,暴露出来的新鲜金属在轧制压力的作用下沿裂纹流动、相互接触,形成冶金结合。后续退火可以改善界面焊合质量。

异步累积叠轧技术制备超细晶铜材退火过程组织及取向研究

对铜材进行异步累积叠轧并退火处理,制备出了均匀稳定的超细晶铜材。采用背散射电子衍射位向成像显微分析(EBSD+OIM)及透射电镜对变形铜材退火过程的组织及取向进行了观察和分析。结果表明:铜材经过六道次异步叠轧,包含许多缺陷和亚结构;在220℃×35～55min退火,可以获得200～500nm的超细晶;各种取向晶粒并存,择优取向不明显;延伸率得到提高。

异步累积叠轧制备超细晶纯铜微观组织演化规律及细化机制

对纯铜进行一至三道次大塑性异步累积叠轧变形,观察显微组织及晶界的演变过程,并探讨了纯铜异步累积叠轧的晶粒细化机制。结果表明：纯铜异步累积叠轧形成S带;S带中形成连续的纵横交割位错墙,将S带分割、细化,获得具有亚晶结构的超细晶纯铜,亚晶尺寸为0.5～1μm。异步累积叠轧晶粒细化过程中,形成断断续续的分散状态的小角度亚晶界,在剪切力作用下逐渐合并成为超细晶粒中连续的小角度亚晶界。

累积叠轧焊制备钛钢复合板的组织与结合界面

通过TA1/Q235的累积叠轧焊,研究TA1/Q235复合板结合界面组织和Ti与Fe两元素的扩散情况。结果表明,TA1/Q235的结合机制为裂口结合机制,Ti比Fe扩散强烈。在实际轧制中要严格控制夹杂的含量,并要采用低温大变形加工,低温累积叠轧的钢-钢结合完全接近基体组织。

累积叠轧焊强化金属材料的力学性能

在多功能热轧机上对广泛应用的代表性金属材料Q235碳素钢和L2铝分别进行了累积叠轧焊实验,重点研究了变形温度、累积叠轧次数和压下量对金属材料强度、应力-应变曲线、显微硬度、塑性的影响规律,分析了规律形成的原因.结果表明Q235碳素钢和L2铝在不加入任何强化元素的情况下完全可以达到良好的自身结合,材料的抗拉强度得到提高,金属材料的塑性分别有不同程度的下降.

AZ63镁合金累积叠轧界面结合机制的研究

基于AZ63镁合金累积叠轧试验,比较了不同道次叠轧后的界面组织特征,利用扫描电镜观察断口形貌,分析了界面断裂特性,研究了界面结合机制。结果表明：AZ63镁合金经过350℃、5道次累积叠轧后,显微组织由细小等轴晶构成,先前结合面的质量在后续叠轧中逐渐得到改善;坯料与轧辊接触面因剪切作用聚集了大量孪晶组织,并在厚度方向上由表面到中心逐渐减少。拉伸断层主要发生在最后一道次叠轧变形的界面处,已形成良好结合的界面拉伸断口表现出与基体相同的韧窝形貌特征。界面结合机制为再结晶结合机制,通过界面处形核、再结晶、晶界连接实现界面结合。

累积叠轧焊温度和循环道次对AZ31镁合金组织和性能的影响

研究了累积叠轧焊温度变化和循环道次对AZ31镁合金板材组织和性能的影响,分析了累积叠轧焊工艺细化AZ31镁合金晶粒的机理。试验结果表明,加热温度从250℃增加到400℃时,第一个道次后的平均晶粒尺寸逐渐减小;在400℃保温5min、道次压下量为50%时,第二个道次的板材平均晶粒尺寸可以细化到1.3μm,抗拉强度为300MPa,伸长率达到25.2%。

累积叠轧焊过程中的材料界面焊合

累积叠轧焊(ARB)工艺可以制备超细晶、高性能、大尺寸的金属及合金板材,具有自身突出的优越性,容易实现工业化生产,是目前剧塑性变形工艺领域的研究热点之一。ARB变形金属层间的界面焊合强度是影响其工艺及材料工业应用的主要因素之一。本文对累积叠轧焊工艺的界面焊合特点进行了综述,对道次变形量、ARB变形前后退火工艺、板材表面处理等因素对ARB板材界面焊合性能的影响进行深入分析。同时简要介绍了板材界面焊合质量的表征方法。