冷轧压下量及厚度对HiB钢高斯织构的影响

成品板减薄可以降低HiB钢的铁损,但高斯织构锋锐度会受厚度或表面效应的影响,一般0.20 mm厚度为极限。本文使用预冷轧法和普通一次轧法制备出0.23 mm和0.16 mm的样品,通过EBSD及XRD技术比较了其冷轧、脱碳及高温退火后的微观及宏观组织及织构。结果表明,冷轧压下量在很大程度上影响了高斯织构的演变,过大或过小的压下量都对高斯的异常长大有不利的影响。厚度越薄的样品,高温退火时,表面能影响越早,因此对织构及第二相钉扎能力的要求越严格。

TiNbTaZr钛合金冷加工塑性行为研究

通过力学性能测试,结合光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜和透射电子显微镜等表征技术,研究了Ti35Nb2Ta3Zr0.3O合金的冷加工塑性行为及其机理。结果表明:Ti35Nb2Ta3Zr0.3O合金在冷变形过程的不同阶段呈现出低加工硬化或无加工硬化的特点,变形量大于50%之后,晶粒碎化明显、塑性增强。分析表明:约35%Nb的加入降低了合金的层错能,使位错攀移及交滑移受到抑制,孪生机制增强,随冷变形量增大,形成多阶孪生,使晶粒明显碎化;合金的塑性变形是以孪生与位错滑移联合起作用,其独特的塑性行为来自于层错能效应及形变过程中的孪生诱发塑性效应。

电工钢中{100}织构的演变规律

利用X射线衍射及EBSD取向成像技术考察了电工钢初始柱状晶组织在热轧、冷轧、退火过程中的组织及织构演变规律,分析了立方取向和旋转立方取向晶粒与其他取向晶粒的关系。结果表明,{100}面近似平行板法线的柱状晶组织热轧及冷轧时都较稳定,难以发生再结晶,退火后晶粒尺寸粗大。热轧时的表面剪切力和反复冷轧及退火会逐渐减弱这类组织及织构;退火次数越多,消除的效果越好。本文讨论了这类织构在电工钢中的作用及对磁性能的影响。

钛合金宏观织构的超声评价

通过对TC18钛合金锻件底波幅度C扫图与声速C扫图进行对比,发现声速C扫图能显示更多信息。理论计算结果说明,声速反映出超声传播路径上晶粒的取向,声速C扫图显示了TC18锻件各位置晶粒取向的差异。在声速C扫图上有差异的典型位置处取样,采用超声体波法测量其晶粒取向分布系数,发现其晶粒取向分布系数差异明显,说明利用单一方向传播的超声速度成像图可以在一定程度上反映出TC18锻件各位置的织构差异。

飞机液压系统用TA18钛合金管材性能特殊性研究

给出了收缩应变比(CSR)的测试原理及方法,研究了CSR与TA18钛合金管材织构、拉伸性能之间的关系。结果表明,TA18钛合金管材的织构越强,管材的CSR值也会越高。通过研究TA18钛合金管材在不同温度下的拉伸性能,发现随着温度的降低,TA18钛合金管材的强度、塑性均升高,这主要与其在不同温度下的塑性变形机制有关。TA18钛合金管材的CSR值与屈强比、伸长率成正比关系,提高管材的屈强比、伸长率可提高CSR值。通过对TA18钛合金管材的CSR值进行测定,可以反映管材径向和周向的变形性能,解决了管材径向和周向性能评价难题。

TC18钛合金棒材锻造时拔长过程织构模拟

通过模拟考察了TC18钛合金棒材锻造时拔长过程的织构形成规律和表面与中心的形变不均匀性。首先用有限元法模拟了拔长过程棒材不同区域的温度、等效应力和等效应变的分布差异,然后用粘塑性自洽模型(VPSC)模拟了棒材不同位置、不同拔长方式对具有BCC结构的β相织构的影响。结果表明,在拔长过程中,中心区域织构变化程度远大于边部。初始织构影响拔长织构的类型,实测的拔长后的织构与基于实测初始织构模拟的拔长织构的类型基本相同。当初始织构为随机取向分布和总拔长量约为80%时,在棒材外形从四方拔长、六方拔长、八方拔长到滚圆拔长的变化过程中,板织构特征消失,织构强度也明显减弱。此外,边部与心部的织构类型差异加大。

大规格TC18钛合金棒材多火次锻造中β相织构演变规律

对大规格TC18钛合金棒材进行了10火次锻造。选取构成"高-低-高-低"一个锻造循环的4个代表性火次,利用电子背散射衍射(EBSD)技术对棒材中心到边部β相的取向特征进行了研究。结果表明,通过对多火次锻造过程中温度参数和形变参数的配合设置,使得锻造循环完成后中心到边部<100>织构极大弱化,并获得了受力时表现为高强度的有利织构<110>与<111>。950℃对应TC18钛合金棒材锻造时β相的再结晶温度,β相的再结晶织构接近随机织构。在低于950℃锻造时,不同火次下中心区均出现<110>和<111>织构,这是拔长织构和拔长后保留下来的墩粗织构。边部的形变织构为<100>和<111>,这是边部因拔长时形变相对较小而保留墩粗时的压缩织构,并且随着锻造火次的增加,<111>织构比例增多,保证了边部的高强度。

TC27钛合金β转变温度的测定与分析

分别利用计算法、金相法、差示扫描量热法测定了TC27钛合金的β转变温度。计算法受合金元素的种类和含量影响很大,此外杂质元素的存在对β转变温度也有一定的影响。金相法结果比较直观,是最为常用的方法,但分析周期相对较长,且需已知相变区间。差示扫描量热法方便快捷,但受设备的精度、参数的选择影响很大。采用差示扫描量热法测得的TC27钛合金的β转变温度与金相法相当接近,且重复性好。

纯钛棒材与板材力学性能各向异性的测定与分析

六方结构钛晶体力学性能与织构的关系已清楚,但多晶钛材料的性能除受加工方式不同对应织构不同的影响外,还受晶粒尺寸、晶粒形变程度及纯度的影响,因此实际的钛合金性能变化波动明显,成因也难以简单确定。本文选取不同方式加工的单相α钛(TA2)板材及棒材,通过测定不同方向的力学性能和对相应组织的取向成像,考察性能波动程度并分析性能变化的原因与织构的贡献。结果表明,棒材和板材都显示了力学性能各向异性且各向异性特征不同。棒材的径向为高强度、低延伸率状态,而轴向为高强度、高塑性状态,与织构有较好的对应关系,即样品中<0001>c轴||拉伸轴的晶粒越多,强度越高。动态再结晶发生时,对应2种不同的状态,含c轴<0001>晶向的径向样品强度高,动态再结晶后软化速度快;而轴向样品相反,热强度低、软化速度慢。板材显示了明显不同于棒材的各向异性特点,0°、30°样品有高的屈服点、低的加工硬化率和低的延伸率,而60°、90°样品有低的屈服强度、高的加工硬化率和高的延伸率。这些特点与织构有好的对应关系,可以用柱面、基面滑移的关系来解释。

Microstructure Evolution and Deformation Behavior of Metastable β-Titanium Alloy Ti55511 in Die Forging

The effect of die forging on the microstructure evolution and deformation behavior of metastable β-titanium alloy Ti55511 was investigated by electron backscatter diffraction.Before die forging,the alloy Ti55511 was subjected to multi-pass forging to optimize the microstructural heterogeneity(texture)which can cause mechanical behavior anisotropy of titanium alloys.Results show that after die forging,Ti55511 components exhibit different microstructures and textures in different local areas.No<100>fiber texture is found in all areas with different degrees of deformation.Dynamic recrystallization occurs in the area where large strain occurs during the early stage of die forging.Basket-weave microstructure forms in most local areas.

电工钢中黄铜织构行为及其对Goss织构的影响

本文通过EBSD取向成像技术检测追踪了取向硅钢热轧、脱碳退火及二次再结晶过程中黄铜取向晶粒的形成规律.结果表明,黄铜取向的形成是热轧时Goss取向在剪切力作用下向铜型取向转动受阻而绕法向转动的结果.与Goss晶粒和{111}〈112〉取向晶粒类似,黄铜取向和{111}〈110〉取向晶粒之间存在形变与再结晶相互转化的密切关系;二次再结晶时若抑制剂钉扎控制不当,在次表层的Goss晶粒快速长入中心层之前,黄铜取向晶粒已长成大尺寸并接触样品表面,随后的Goss大晶粒就很难吞并黄铜取向晶粒.

轧制方向对Fe-3％Si合金织构演变规律的影响

形成锋锐的Goss织构是取向硅钢获得优异磁性能的关键,初始样品表层中较强的Goss织构对最终的强Goss织构起重要作用.本文通过改变硅钢冷轧方向获得不同的初始织构及初始组织,考察热轧板表层及中心层不同的组织及织构的进一步变化对一次冷轧、中间退火、二次冷轧及脱碳退火、二次再结晶退火后的织构及组织变化规律的影响.探讨了这些特殊方式制备的样品中Goss织构的形成条件.结果表明,强烈的初始组织及织构的差异随轧制及退火次数的增多逐渐消失;最终二次再结晶都可顺利进行,Goss织构及磁性能差异并不大.虽然初始样品中Goss织构的强弱差异很大,但因各阶段都可以形成较强的{111}〈112〉织构,弥补了初始样品中Goss织构过弱的不足,因此轧制方向及初始组织都对最终的织构影响不大.研究还证实了立方织构的遗传性;横向轧制是消除稳定的{112}〈110〉轧制织构的有效方法.

Ti-55531钛合金自由锻件亮带形成原因分析

近年来,Ti-55531钛合金在航空领域得到了广泛的应用。在低倍组织检查中,该钛合金某自由锻件横截面中心位置易观察到明显的亮带,严重影响锻件质量。本文利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及电子背散射衍射(EBSD)技术,对两相区锻造后的Ti-55531钛合金自由锻件亮带及正常区域的组织、化学成分和织构进行了系统的比较和分析。研究结果表明,在锻造过程中,由于锻件中心变形潜热释放高、散热差,<001>取向的β相大尺寸晶粒发生了持续长大,造成该区域的原始β晶粒尺寸明显大于其他区域,在低倍侵蚀后形成了亮带。该亮带并非由成分偏析引起,而是由β相的织构造成。β相的强烈织构可影响钛合金的力学性能,导致亮带位置的强度、弹性模量明显下降,但塑性有所提升。在锻造过程中,球状α相和片层状α相,均与β相遵循较为稳定的Burgers关系,但α相的球化越完全,α相与β相的Burgers关系偏离程度越高。

锻态TC18钛合金棒材中b相组织和织构特征研究

针对a/b型TC18钛合金大型锻棒中心与边部的性能差异,利用EBSD技术研究了b相的组织差异、织构差异及形变程度差异,并考察了b相的这些差异对遵循Burgers关系的ap相取向及球化速率的影响.结果表明,锻态TC18钛合金中的b相处于不同程度的形变状态,随位置不同而具有不同的织构,中心位置b相具有再结晶织构<100>的特点,并且存在显著的晶粒尺寸不均匀性,这些因素对中心与边部的性能差异有主要贡献.ap相的球化过程主要在b相晶内亚晶界上完成,前期随形貌由片状向方块状的变化,取向关系变化很小;后期向球形过渡时,取向关系偏差较大.b相晶粒内的取向差是衡量加工硬化对强度贡献的有效参数,而a/b两相的取向关系与理想Burgers关系的偏差是揭示球化速度和形变b相晶粒回复程度的有效参数.

高强度钛合金管材残余应力测试及对比分析

无缝TA18钛合金管材的制备通常要经历大变形量的冷轧工艺,不可避免地引入残余应力。本实验利用X射线残余应力测试技术,对不同工艺条件制备的TA18(Ti-3Al-2.5V)合金多种规格冷轧管材外表面的残余应力进行了测试,并对比了管材切向残余应力的差别,针对其差别讨论了可能产生的原因。结果表明,工艺不当会导致钛合金管材在切向呈现拉应力,而适宜的工艺则在钛合金管材的切向形成压应力。残余拉应力显著地降低材料的应力腐蚀抗力和疲劳抗力,而残余压应力却可以不同程度地提高材料的疲劳寿命。因此,对比实验数据可以得出,TA18管材需要稳定制备工艺,从而达到残余压应力的应力状态,才能拥有更好的服役性能。

TA15钛合金大规格中厚板残余应力的精确测定

通过X射线对TA15钛合金大规格中厚度板材试样的(213)晶面进行扫描,观察其峰形变化,并采用sin2?法进行计算,得到残余应力值。在板材表面的一些位置残余应力出现较大偏差,使得测试结果不可靠。在30o?85o范围内对试样进行衍射扫描的基础上,认为粗晶是造成残余应力测定偏差大的原因,提出加大X射线照射面积的方法,准确测定残余应力。结果表明:TA15钛合金中厚板材热轧制后,表面存在着较大的残余压应力,范围在–250?–450 MPa之间,测量偏差均在±50 MPa以内。进一步分析了TA15钛合金热轧板材残余应力的形成机制,为消除残余应力提供理论基础和试验数据。

热变形参数对TC18钛合金β相组织及织构演变规律的影响

利用SEM及EBSD技术,研究热变形参数(变形方式、变形温度、变形量、应变速率、保温时间)对TC18钛合金β相组织及织构演变规律的影响。结果表明,TC18钛合金在热压缩及两相区热拉伸时,β相均以动态回复为主。在热压缩后,主要形成{100}及{111}织构,在热拉伸后,主要形成{110}织构;在单相区压缩时,随着变形温度升高、变形量提高、应变速率降低,{100}织构比例提高、{111}织构比例降低;在两相区压缩时,随着变形温度升高、变形量提高,{100}织构比例提高、{111}织构比例降低;在两相区拉伸时,随着变形量提高,{110}织构比例逐渐提高。

退火温度对TC18钛合金组织及织构演变规律的影响

随着钛合金锻件的大型化,锻造过程中应力场、温度场不均匀问题更加突出,锻件局部形成锋锐织构的可能性大大增加,易对产品的可靠性及安全性造成危害。利用EBSD技术,对比了工业生产的大规格TC18钛合金棒材不同位置中心及表层的组织及织构差异,通过观察两者在不同保温温度下α相及β相的组织及织构特征,研究退火后组织及织构演变规律。结果表明:在两相区,β相主要发生回复,部分α相发生再结晶,β相晶粒尺寸及织构基本不发生变化。接近相变点时,大尺寸回复态β晶粒易于利用尺寸优势吞并其他晶粒;部分α相,特别是晶界处取向接近的片层α相,易于通过合并发生晶粒长大;特殊取向的α相更易发生相变,相变的α相不会形成新的β晶核。在单相区,β相发生再结晶及晶粒长大,且无择优现象,β相织构明显减弱。

TC4钛合金冷轧无缝管材的制备工艺及织构演变规律研究

用冷轧法制备了TC4钛合金Φ41 mm×2.5 mm规格无缝管材。利用EBSD技术研究合金中间退火、最终退火,结果表明,其织构演变受冷轧时的Q值(减壁率与减径率之比)影响较大。当Q值较大时,管材内表面主要进行减壁变形,取向以倾转基面织构为主;外表面以减径变形为主,取向沿RD方向倾转。当Q值较小时,内、外表面主要进行减径变形,取向由倾转基面织构沿RD方向倾转至柱面织构。

TC18钛合金棒材锻造织构的模拟

通过三向锻造方式模拟TC18钛合金棒材锻造过程织构形成的规律和不均匀性。首先用有限元法模拟了三向锻造时样品不同区域的温度、等效应力和等效应变的不均匀性。然后模拟了对应β相(bcc结构)不同位置,不同锻造阶段和不同初始织构对其织构的影响。结果表明,在三向锻造的顺序锻造过程中,心部织构变化程度远大于边部。三向锻造后心部出现立方压缩织构和黄铜型拉伸织构,边部出现较弱的{100}和{111}压缩织构。初始织构有显著的影响,随机分布的初始织构下,最后一次压缩决定最终织构;偏离随机分布的弱织构时,最终织构也接近随机状态;但不同类型的强初始织构存在时,三向锻造后都难以彻底改变初始织构的影响,最终织构都有初始织构的特征。进行了三向压缩时不同形变量的组合对织构的影响模拟,确定出了特殊织构形成的条件。最后还给出横向位置变化和轴向位置变化时织构变化的差异。