等通道双转角挤压工业纯钛的剧烈塑性变形行为

针对难变形材料等通道转角挤压(ECAP)变形不均匀、表面易损伤开裂和模具内角磨损严重等问题,设计了一种新型等通道双转角挤压(ECDAP)工艺。采用Deform-3D软件对工业纯钛单道次ECDAP变形行为进行了三维有限元模拟,研究了坯料内部金属流动、挤压载荷、等效应变、平均应力、变形损伤以及模具应力的分布及变化规律,并将其与传统ECAP工艺进行对比。在此基础上,开展工业纯钛ECDAP工艺实验验证,对变形试样微观组织和力学性能进行了测试分析。结果表明,与传统ECAP相比,新型单道次ECDAP工艺实现了“一次挤压,两次剪切”的连续变形目的,可在保证坯料获得良好应变累积的前提下,降低工业纯钛挤压载荷,提高材料内部静水压力和变形均匀性,减小坯料变形损伤和模具内角磨损。单道次变形后,工业纯钛内部累积等效应变约为0.879,原始粗大晶粒受剧烈剪切发生明显细化,微观组织中存在大量的细小亚晶和一定数量的形变孪晶。同时,材料得到了显著强化,工业纯钛抗拉强度和显微硬度分别提升至433.7 MPa和174.1 HV,并表现出良好的塑韧性。

晶粒尺寸和温度对工业纯钛变形机制的影响

为了研究晶粒尺寸和加工温度对工业纯钛变形行为的影响,分别在室温和液氮温度下对平均晶粒尺寸为2、9、23和51μm的样品进行单轴拉伸实验,采用背散射电子衍射技术(EBSD)和透射电子显微镜技术(TEM)表征样品的显微组织和织构。结果表明,室温条件下位错滑移是主要的变形机制,而液氮温度下拉伸的样品中有丰富的变形孪晶被激活,其中包括{1012}拉伸孪晶、{1122}压缩孪晶和{1122}-{1012}二次孪晶。这揭示液氮温度条件下塑性变形模式从位错滑移到动态孪生的转变,这也是具有较大晶粒尺寸的样品在液氮温度下依然具有优异力学性能的主要原因。另外,还提出了一种改进的Hall-Petch关系式,可用于在液氮温度条件下定量表征平均晶粒尺寸和孪晶对工业纯钛拉伸屈服强度的影响。

1060工业纯铝杆件夹杂物分析

从铝熔体洁净程度方面,对某厂1060工业纯铝杆件进行了夹杂物检测分析。以机械抛光和电解抛光制备试样,采用SEM/EDS观测样品中Al_(2)O_(3)、含铁金属间化合物、氯盐、氟化物等多种类型夹杂物。统计分析了合格铝杆和不合格铝杆夹杂物分布、总数量和平均直径。数量最多的夹杂物为Al_(2)O_(3)夹杂物,主要尺寸在0~20μm范围内。不合格杆中夹杂物总数量接近合格杆夹杂物数量两倍,大量夹杂物易在连续分流挤压模具壁上积累,造成加工铝管表面擦伤,是不合格管件加工失效的主要原因。

工业纯钛摩擦螺柱焊接头组织与性能研究

为解决传统电弧螺柱焊焊接大直径(M≥12 mm)有色金属时焊缝合格率低、焊接工艺繁琐等问题,提出采用静龙门式搅拌摩擦焊设备配合专用螺柱焊工装对尺寸为M12、材质为TA2的工业纯钛螺柱与底板进行焊接。并对三组不同顶锻位移下的工业纯钛螺柱焊接头进行宏观形貌、显微组织、抗扭强度与显微硬度分析。结果表明,在顶锻位移较小的情况下,TA2螺柱焊接头焊缝中心出现孔洞缺陷,顶锻位移中等的情况下焊缝中心出现条状缺陷,而较大参数下接头焊合良好,未发现缺陷;顶锻位移为3 mm时接头抗扭强度最高,可达117 N·m;锻造变形组织使焊缝附近区域显微硬度明显升高。

电感耦合等离子体-发射光谱法测定工业纯锌中微量铝镉铁铜

采用盐酸-硝酸混合酸(王水)溶解工业纯锌样品,以高纯锌按基体匹配法配制系列校准曲线溶液,选择Al396.152nm、Cd226.502nm、Fe238.204nm、Cu327.395nm为分析谱线,建立了电感耦合等离子体-发射光谱法快速测定工业纯锌中微量铝、镉、铁、铜的方法。该方法校准曲线的线性相关系数大于0.9999,铝、镉、铁、铜的定量限分别为0.0006%、0.0001%、0.0010%和0.0004%,测定结果的相对标准偏差(n=6)不大于7%,锌合金有证标准物质的测定值与证书给出的认定值相符合。该方法能够满足工业纯锌中微量铝、镉、铁、铜的常规快速检验需求。

高效排杂熔剂过滤净化工业纯铝

探讨了熔剂过滤净化工业纯铝的效果及其净化机理。结果表明 :合适的熔剂组成及处理工艺是保证其具有高效排杂作用的关键 ;采用特定的熔剂 (CJ 5 )和过滤工艺 ,在适当的加入量 (3% )和熔炼温度 (72 0℃ )条件下 ,对不同品位纯铝的除杂率和针孔率降低幅度分别可达 70 %～ 82 %和 6 0 %～ 88% ,显著提高了材料的强度和塑性 ,尤其是塑性可提高约 70 % ;其高效排杂作用的关键在于该方法具有将铝的熔化—熔剂过滤—熔剂吸杂溶杂三个过程实现于熔炼全过程中的独特性 ,符合以排杂为主的净化原则 ,充分发挥了熔剂排杂净化效率。

微量稀土对工业纯铝中杂质相的变质行为

采用SEM ,EDAX ,TEM等分析研究了稀土对工业纯铝中富Fe(Si)杂质相的变质作用及机制。结果表明 :富铈混合稀土 (RE)是一种有效的变质剂 ,可使铝中杂质相由粗大长针 (条 )状或骨骼状变为细小的团球状或短棒状 ,且分布较均匀 ,提高了材料的力学性能 (尤其是塑性 )。其变质机制主要是因稀土在固 /液界面前沿的富集 ,导致了稀土进入杂质相形成 (AlFeSiRE)的复杂化合物 ,或吸附在杂质相表面阻碍其长大。但过量稀土易导致第二相数量增多 ,降低材料塑性 ,其加入量应小于 0 .0 7% (质量分数 )

电解加钛与熔配加钛对工业纯铝晶粒细化的作用

对比研究了电解加钛,以Al Ti和Al Ti B中间合金方式向工业纯铝熔配加钛以及向电解低钛铝合金中再熔配加Al B中间合金的细化效果。结果表明,不同加钛方式对纯铝都有较强的细化作用;在钛含量相同的条件下,电解加钛的晶粒细化能力明显高于熔配加Al Ti中间合金的;钛含量较低时,熔配加Al Ti B中间合金的细化效果略好于电解加钛的,钛含量较高时,二者的细化能力相当。向电解生产的低钛铝合金中再熔配加入Al B中间合金,可明显改善晶粒细化效果,尤其在较低的钛含量时表现得非常明显。

工业纯钛高温拉伸性能及断口形貌

采用锻态工业纯钛TA1标准拉伸试样,利用Gleeble-1500D热模拟试验机进行高温拉伸试验,研究其高温拉伸性能;并用SEM观察并分析工业纯钛拉伸试样断口形貌及其形成机制。结果表明:随温度升高,工业纯钛的屈服强度和抗拉强度分别从最初的83.7和94.8 MPa减小到19.3和29.6 MPa;伸长率增大,在950和1000℃时分别达到峰值36.3%和28%。在882.5℃相变转变温度以下,纯钛表现为以微孔聚集型剪切断裂为特征的韧性断裂,随温度的升高,达到相变点882.5℃,纯钛发生同素异构转变,并伴随着塑性提高,以准解理方式断裂。

工业纯钛喷丸强化研究

采用 TEM结合 SEM和 XRD对工业纯钛喷丸强化后显微组织结构、断口形貌、残余应力进行分析 ,研究了影响疲劳性能的 3个因素即 :组织、应力、粗糙度。结果发现 :孪生是六方合金的塑性变形主要形式 ,喷丸强化表层形变组织由孪晶和变形带构成 ,表层孪晶间强烈交互作用 ,可造成显微损伤 ;表层残余应力在疲劳后发生明显松驰 ,有益贡献也相应的降低 ;表面粗糙度提高 。

稀土元素对工业纯铝导电性的影响

研究了稀土元素对工业纯铝导电性的影响。结果表明 :混合稀土对工业纯铝的导电性没有改善作用 ;在一定的数量范围内纯稀土元素镧、铈的加入 ,对铝的常温导电性有一定的改善作用 ,高温时则使铝的电阻率略微上升。还对镧、铈降低铝常温电阻率的机理作了初步的探讨。

硼对工业纯Al导电性的影响

研究了硼对工业纯Al导电性的影响研究结果表明使用Al－3．35％B中间合金，处理含过渡元素（Ti，V，Cr，Mn）为0．01－0．023％（质量分数，下同）的工业纳Al，电阻率都有一定程度的降低，过渡元素含量愈多，效果愈明显加入硼后，反应生成块状Ti，V；Fe的硼化物和团絮状Ti，V，Fe，Zr的硼化物加硼后使Ti，V，Zr脱离固溶状态，形成硼化物析出，是增加Al导电性的主要原因，对生成的硼化物进行分析，未发现化合物中有Cr。

工业纯钛的高温热氧化行为

采用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究工业纯钛经600、700和800℃热氧化后硬化层的形貌、粗糙度和相结构,分析热氧化过程中氧原子的扩散机制、渗氧层的形成和氧化膜的分层现象。结果表明:随着氧化时间的延长和温度的升高,硬化层表面粗糙度增大,氧化物颗粒迅速长大,主要物相为TiO2、Ti2O、Ti3O、Ti6O;钛的氧化过程是氧原子通过气相/氧化膜及氧化膜/金属基体的渗透过程;氧化膜随着氧化反应的加剧和自身的分解,其结构和性质发生变化而导致分层现象。

几种元素对工业纯铝导电性的影响

研究了工业纯铝中加入镁、钙、硅、铁对其导电性的影响 .结果表明 :硅在铝中引起电阻率的增加最大 ,铁最小 ,因此 ,铁是强化铝导体的首选元素 .铝中铁硅质量比在 3 .0～ 3 .8时 。

单一稀土Ce,La和混合稀土在工业纯铝中的作用

通过对比实验的方法,研究了稀土Ce,La和混合稀土对工业纯铝组织、电性能和机械性能的影响。结果表明:单一稀土La,Ce可降低工业纯铝的电阻率,提高工业纯铝的导电性,其中La的效果优于Ce,而混合稀土对电阻率几乎无影响;La,Ce和混合稀土均能减小工业纯铝的晶粒度,在其加入量为0.1%后细化效果明显,当其含量大于0.5%后细化效果趋于平缓,其中Ce的效果最佳,La次之,混合稀土最弱;单一稀土La,Ce在一定含量时可提高工业纯铝的σb和δ,Ce的作用强于La,混合稀土对σb和δ的影响不明显。

工业纯钛板材在冷轧和退火过程中的显微组织与织构演变（英文）

研究了工业纯钛板材在冷轧和退火过程中的显微组织与织构演变。电子背散射衍射结果表明,在冷轧条件下的塑性变形由孪生和滑移共同协调作用。当压下量小于40%时,其主要的塑性变形方式为形变孪生。在轧制过程中,同时产生了{1122}<1123>压缩孪晶和{1012}<1011>拉伸孪晶;而且,沿TD方向的织构强度随变形量增加逐渐增强。在退火过程中,随着退火时间的延长,小角度晶界缓慢减少而孪晶片层快速消失,沿TD方向的织构强度逐渐减弱。当退火时间延长至60 min时,压下量20%的样品已经完全再结晶。

室温ECAP和冷轧复合变形工业纯钛的组织和性能

采用ECAP技术和常规冷轧复合变形工艺制备了高强度工业纯钛,研究了复合变形后试样的力学性能与显微组织的关系.结果表明,工业纯钛经室温单道次ECAP和冷轧复合变形后,晶粒被严重拉长,形成了明显的纤维状组织,试样的抗拉强度高达805 MPa;随着冷轧变形量的增大,变形组织的细化程度和均匀性提高,使试样的强度和塑性进一步提高.位错滑移和孪生是工业纯钛室温ECAP和冷轧复合变形的主要变形机制.

高能喷丸表面纳米化对工业纯钛组织性能的影响

用高能振动喷丸法对工业纯钛进行了表面纳米化的研究。用X 射线衍射、光镜和透射电镜对表层变形层金相组织、晶粒尺寸、显微硬度进行分析。结果表明 ,具有密排六方晶体结构的工业纯钛经高能喷丸处理后 ,在表面可以形成具有一定厚度的纳米晶粒组织 ;随着高能喷丸时间的增加 ,表面层的晶粒尺寸变小 ,而表面硬度提高。

表面强化对工业纯钛显微组织的影响

工业纯钛经喷丸、滚压强化后 ,疲劳强度得到不同程度的提高。逐层TEM亚结构对比分析结果表明 :工业纯钛疲劳强度的提高和强化层组织中孪晶的形成有关 ;工业纯钛疲劳前后组织中主要是位错数量的变化 ,而强化试样疲劳前后组织结构既有位错、孪晶数量的变化 ,又有孪晶晶界、孪晶孪晶之间的交互作用 ;喷丸较滚压强化效果显著的部分原因是表层形成了准孪晶栅栏。

电场退火对冷轧工业纯铜再结晶及织构的影响

利用Ｘ射线衍射技术并结合金相组织观察和显微硬度实验，研究了冷轧工业纯钢在电场作用下的再结晶及织构演变规律。结果表明，外加电场具有抑制冷轧工业纯铜再结晶和促进再结晶｛００１｝<１００>立方织构形成和发展的作用．利用Ｇｉｂｂｓ－Ｔｈｏｍｓｏｎ关系式对电场退火条件下冷轧工业纯铜再结晶及再结晶立方织构形成机制进行了分析和讨论。