热处理对FGH96合金异常晶粒长大的影响

基于FGH96合金双锥体试样压缩变形实验及短时加热实验,研究热处理工艺对异常晶粒长大的影响规律,分析异常晶粒长大初始过程的晶粒组织及γ′相。结果表明:具有相同局部应变的双锥体试样经过固溶热处理时,会出现异常晶粒组织,而亚固溶热处理不会出现异常晶粒组织。当压头速率为0.1mm/s及0.008mm/s时,经过固溶热处理的双锥体试样,均会在保温时间小于30s时,局部出现具有较大晶粒的不均匀组织,最终成为异常晶粒。采用过固溶热处理,晶界上的二次γ′相会在到达固溶温度后的60s内几乎完全溶解,其对晶界的钉扎作用消失。采用亚固溶热处理,晶界上的γ′相不会发生溶解,会阻碍晶界的迁移,不会发生晶粒异常长大。

应变速率对挤压态镍基粉末高温合金异常晶粒长大的影响

采用真空等温热变形试验机在恒应变速率和真空环境条件下,对挤压态镍基粉末高温合金试样20 mm×20mm×50 mm进行了等温应变梯度变形试验研究。分别在最大应变速率0.001、0.01、0.1、1 s-1和变形温度1070℃条件下,所有试样最大应变处等温变形至真应变1.0。结果表明:随应变速率的升高,异常晶粒长大位置由大应变区逐渐移至小应变区,异常晶粒长大变得严重,而在高应变速率时,温升越大,试样异常晶粒长大的情况越严重;借助EBSD技术可以计算晶粒形变程度,大应变区域具有较大的晶粒形变程度,异常晶粒长大区域具有较小的晶粒形变程度,由于晶粒形变程度高的区域位错密度大,晶内储存能量较高,易于发生再结晶,晶粒形变程度低的区域位错密度小,位错优先用于晶粒长大。

异常晶粒长大法制单晶铜或大晶粒多晶铜

采用了一种方便快捷、无杂质污染的异常晶粒长大方法,以多晶铜为原材料,获取小尺寸单晶铜/大晶粒多晶铜。利用光学显微镜观察了室温压缩之后的多晶Cu块体材料的异常晶粒长大现象,分析了异常长大的晶粒尺寸与冷变形量和退火温度的关系,以及异常晶粒长大现象与晶界形貌的关系。在能够发生异常晶粒长大的范围内,随着冷变形量的减小以及退火温度的降低,异常长大的晶粒尺寸增加。异常晶粒长大现象与小平面晶界晶粒的二维晶核长大机制以及各向异性有关。目前实验得到的最大晶粒尺寸约为5.5mm,可制得边长为2～3mm的小块单晶铜。

BaTiO_3烧结过程中异常晶粒长大的研究

采用了两种不同的商业BaTiO3纳米粉体(以下称为s-1#粉和s-2#粉)进行水系流延成型及烧结研究。首先对这两种粉体进行表征,通过SEM观察两种粉体的平均粒径为100nm,球形;通过X荧光元素分析,获得其所含元素的对比;然后对其进行水系流延成型,在1300℃烧结,两种粉体所获得的晶相均为立方相;通过XRD分析s-2#粉及其烧结体的衍射峰,发现由于烧结过程中Sr的固溶使得烧结体相对于粉体的衍射峰向高角度偏移;SEM观察s-1#粉烧结体发现,有异常晶粒长大现象并对其不同区域进行能谱分析,结果表明,硅含量是导致烧结体异常晶粒长大的主要原因。

铌酸钾的异常晶粒长大研究

在K2CO3气氛中,1015℃×1h烧结后获得了微溶于水的纯KNbO3陶瓷片,采用扫描电镜观察表面形貌,用X射线衍射分析相结构,研究了KNbO3的晶粒异常长大行为。结果发现,陶瓷的K2O挥发较少,相较纯,取向度提高,晶带轴交角大的晶界易成为裂纹源,从而限制了陶瓷质量的提高。

碳化工艺对细晶碳化钨粉末特性与硬质合金晶粒异常长大的影响

硬质合金异常长大晶粒是脆性断裂的断裂源。本文采用相同的钨粉原料,将其分为三组进行碳化,碳化工艺分别为1750℃保温1 h、1650℃保温1.5 h和1550℃保温2 h,制得三种细碳化钨粉,将所得碳化钨粉经相同工艺制备成WC-10%Co硬质合金,比较粉末特性以及合金组织的差异。研究结果表明:不同碳化工艺制备的碳化钨粉末及其所制成的合金表现出不同的性能特性:1550℃保温2 h,碳化钨粉末存在W2C相,合金晶粒异常长大,最大为21μm;1650℃保温1.5 h,合金晶粒异常长大,最大为18μm;1750℃保温1 h,合金晶粒异常长大,最大为14μm。高温短时间碳化有利于获得结晶完整、亚晶尺寸大的碳化钨粉末,其制备的合金金相组织结构均匀,减少了合金晶粒异常长大。

APT晶型与粒度组成对碳化钨粉粒度及硬质合金晶粒异常长大的影响

选择单晶和多晶两种晶型的APT为原料,对粒度组成进行了筛分控制,通过对比以不同晶型与粒度组成的APT为初始原料制备的WC粉的形貌与粒度、硬质合金的粗晶数量,研究了APT晶型与粒度对WC粉和硬质合金物理性能与微观结构的影响。结果表明:相较于多晶APT,采用平均粒度接近的单晶APT制备的WC粉具备相对较小的平均粒度和更集中的粒度分布。同时,在不同碳含量和烧结温度下,以单晶APT为初始原料生产的WC所制备的硬质合金具备明显较少的异常长大晶粒,并且随烧结温度的升高和碳含量的增加,异常长大WC晶粒数量增加显著低于多晶APT生产WC所制备的合金;另外,无论是单晶还是多晶APT粉末中,控制200目以上粗大颗粒的存在,都会明显降低WC粉的平均粒度和离散度,并获得异常长大晶粒较少的硬质合金。

加热参数对T122高铬耐热钢奥氏体晶粒异常长大的影响

12Cr-2W—Mo—Nb—V—Cu-N-B钢（简称T122钢）是一种新开发、用于超超临界火电机组的马氏体耐热钢。在奥氏体化过程中，发现该钢种有异常晶粒长大现象。为此，研究了950～1250℃奥氏体化温度下，保温时间和加热速率对奥氏体晶粒长大的影响，同时热力学计算的平衡相转变被用于更好了解加热过程中组织的演变。为了检测异常晶粒长大，系统研究了晶粒尺寸分布，并采用晶粒尺寸相对差（RD）比较了不同加热参数下奥氏体晶粒长大行为。结果表明，加热速率对奥氏体化晶粒长大有显著影响。当加热速率大于临界值时，存在一个异常晶粒长大的温度范围，此温度范围为1000～1100℃；加热速率小于临界值时，则不会出现异常晶粒长大现象。随着保温时间的增加，异常晶粒长大所造成的晶粒不均匀程度逐渐降低。

织构诱发异常晶粒长大的Monte Carlo模拟

利用欧拉角表示晶粒取向的Monte Carlo方法,模拟了异常晶粒长大过程。通过Voronoi模型产生了晶粒尺寸近似符合Lognormal分布且具有立方织构的初始组织,比较了该组织中不同织构半峰宽和体积分数对晶粒长大过程的影响。模拟结果表明:随着半峰宽变大,异常晶粒长大可能性和平均晶粒尺寸都变大;织构体积分数对异常晶粒长大的影响相对较小,只在半峰宽较小且体积分数很大时,才抑制异常晶粒长大,模拟结果与实验吻合。另外,模拟组织中平均晶粒长大速度不仅受到晶界迁移率的影响,而且受到异常晶粒长大数量的影响。

变形工艺对FGH96合金晶粒异常长大的影响

基于FGH96合金双锥体试样及圆柱试样等温压缩变形实验,研究了变形温度、应变速率及应变对晶粒异常长大的影响规律,并对双锥体试样的等温压缩进行了数值模拟计算。结果表明：通过双锥体试样等温压缩,总结出FGH96合金在变形温度960～1060℃,应变速率0.0032～0.032s-1范围内,异常晶粒长大的敏感工艺参数组合。当变形温度1040℃,压头速率0.1mm/s时,在应变0.03～0.2范围内,FGH96合金晶粒组织均匀,无异常晶粒组织出现。建立了FGH96合金的有限元模型,模拟了双锥体试样的等温压缩,得到了与试样截面晶粒分布特征相对应的应变分布。

退火温度对高纯Al-1% Si-0.5% Cu合金晶粒、异常长大的影响

介绍了在同一变形条件下,退火温度对高纯Al-1%Si-0.5%Cu(质量分数,下同)合金的再结晶晶粒尺寸的影响。实验证明纯度达到99.999%以上的Al-1%Si-0.5%Cu合金锭坯,经过均匀化处理、多向锻造、中间退火及冷轧、再结晶退火后,在420～450℃时即可形成均匀、细小的等轴晶粒,但当退火温度≥480℃时,局部区域出现晶粒异常长大现象,最大晶粒异常长大温度约为480℃。研究认为退火温度较高时,改变了局部区域第二相的溶解析出行为,造成局部区域第二相减少、粗化,所提供的阻力不足以克服晶界移动的驱动力,则在一些晶界阻力不均匀的地方会发生个别晶粒异常长大。因此在该变形条件下,应控制再结晶退火温度低于480℃,在420～450℃时可得到平均晶粒尺寸近50μm的锭坯。

溶胶凝胶合成LNKN纳米粉体及异常晶粒长大行为

以五氧化二铌为铌源,通过设计低成本的水基溶胶凝胶技术路线,成功合成出具有纯钙钛矿相,平均晶粒尺寸约为30nm的LNKN纳米粉体。进一步,采用常规陶瓷烧结工艺,对纳米粉体进行致密化烧结。结果发现,相对于传统固相法合成的微米尺度粉体,LNKN纳米粉体烧结后的陶瓷显微结构中异常晶粒长大行为更为明显。分析原因主要是局部区域液相烧结机制起主导作用,部分纳米晶粒生长速率快,导致异常晶粒长大现象显著。本工作不仅对于水基溶胶凝胶法合成其它含铌功能陶瓷粉体有重要的指导意义,有关异常晶粒长大行为的分析对于研究易挥发性低熔点纳米粉体的致密化烧结行为也有借鉴价值。

钼粉异常形貌对钼制品表面晶粒粗化的影响

使用异常形貌的钼粉制备钼烧结坯,对所用钼粉的杂质元素、物理指标进行检测,利用扫描电镜统计各批次钼粉的异常微观形貌类型,分析异常形貌与钼制品表面晶粒粗化产生的内在联系。结果表明:钼粉的杂质元素、物理指标与钼制品表面晶粒粗化无明显联系,钼粉中的细粉团聚及硬团聚是产生表面晶粒粗化的主要因素,钼粉中的针棒状颗粒与表面晶粒粗化进一步长大及长大范围的扩大有重要联系。

PMN-PNN-PT陶瓷晶粒异常长大研究

采用两步法和等离子放电烧结技术制备出了致密的单一钙钛矿相的PMN-PNN-PT陶瓷,对其高温热处理后晶粒异常长大进行了研究.发现添加5%(质量分数)过量PbO有助于晶粒的异常长大,观察到了3种典型的异常长大晶粒,为下一步固态法制备该组成单晶打下了基础.

变形温度及变形量对挤压态FGH96合金晶粒异常长大的影响

基于楔形试样等温锻造试验,采用Deform-3D模拟软件,模拟确定了楔形试样中不同位置的变形量,研究了不同变形温度和不同变形量对挤压态FGH96合金晶粒异常长大的影响。结果表明：在压下速率0.04 mm/s的平模镦粗试验条件下,挤压态FGH96合金出晶粒异常长大的临界变形温度为1100℃,临界变形量为2%;1000-1070℃锻造变形时,合金不易发生晶粒异常长大,但也有“临界变形量”特征,变形量5%-10%区域晶粒平均直径最大;选择15%及以上的变形量,可以避免晶粒异常长大,并获得均匀细小的晶粒组织。

铝合金热成形晶粒异常长大现象研究进展

汽车轻量化技术的快速发展,使铝合金得到了广泛应用。在铝合金成形过程中,往往会出现热成形晶粒异常长大现象。为解决目前普遍存在的铝合金热成形晶粒异常长大问题。研究了铝合金拼焊热成形晶粒异常长大的理论基础,基于晶粒异常长大的影响因素,重点探讨了铝合金拼焊热成形晶粒异常长大的原因。着重介绍了铝合金热锻造临界变形粗晶现象、控制方法以及数值仿真模拟进展。最后提出了铝合金热成形晶粒异常长大的问题和发展方向。

GH4080A合金双道次等温压缩致热处理晶粒异常长大研究

在温度1000~1060℃、应变速率0.1~10 s^(-1)下,对GH4080A合金进行了总变形量一致的单、双道次热模拟压缩试验。分析了合金不同道次流变行为,揭示了双道次变形导致热处理晶粒异常长大机制。结果表明:在单、双道次热压缩变形中,随变形温度升高和应变速率减小,GH4080A合金流变应力减小。但由于双道次变形停留发生了亚动态再结晶,第二道次流变应力总是略低于第一道次。通过应力变化计算了合金不同变形参数下的亚动态再结晶率,发现升高变形温度、提高应变速率都会增大亚动态再结晶软化率;而亚动态再结晶软化率越高,热处理后出现晶粒异常长大的概率越大。这主要与双道次间歇期组织内γ’强化相减少、不能有效钉扎晶界迁移有关。

铝合金应变诱导晶粒异常长大行为的晶体塑性-相场法耦合模拟

提出一种预测变形铝合金在退火过程中应变诱导晶粒异常长大行为的介观耦合建模方法。基于晶体塑性有限元法(CPFE)计算塑性变形中的位错密度和变形储能分布;以储能和局部界面曲率为晶界迁移驱动力,建立基于连续场法的改进相场(PF)模型,并采用插值法将CPFE计算结果向PF模型进行映射,实现CPFE-PF的耦合模拟。采用理想双晶组织模拟初步校准PF模型,然后将该CPFE-PF耦合模型应用于变形AA3102铝合金退火过程的多晶组织演化模拟,进一步验证模型有效性。结果表明,退火时变形基体中的低储能形核点优先长大;而当变形量在临界塑性应变附近时,由于结晶形核数量的有限性和储能分布的不均匀性,将产生晶粒异常长大现象。

X12CrMoWVNbN10-1-1铁素体耐热钢奥氏体晶粒长大行为的研究

将超超临界发电机组高中压转子材料X12CrMoWVNbN10-1-1铁素体耐热钢试样在1010-1200℃之间经5—1200 min等温奥氏体化处理,通过测量处理后的奥氏体晶粒尺寸对其奥氏体晶粒长大规律进行了研究.结果表明:当奥氏体化温度低于1050℃时,晶粒长大表现为正常长大过程,即使等温1200 min,晶粒仍能保持均匀细小;1050—1120℃之间等温奥氏体化处理,奥氏体晶粒出现异常长大现象;当奥氏体化温度高于1150℃时,奥氏体晶粒以较大的速率正常长大.拟合实验结果.得出了不同温度下奥氏体晶粒长大的动力学方程,并确定了获得不同尺寸奥氏体晶粒所对应的温度和时间参数.