多道次温轧对AZ31镁合金组织和性能的影响

以AZ31镁合金为实验材料,通过多道次温轧工艺,研究低温时效处理对温轧板材组织和性能的影响。结果表明:经5道次温轧后合金组织得到明显细化,从初始态38μm细化至2.2μm;在随后120~160℃时效过程中,晶粒并未发生显著长大。经低温时效处理后,合金在基本保持温轧态拉伸强度的同时,其塑性得到明显提升。由晶界强化和位错强化模型定量描述发现,经5道次温轧后合金显微硬度增量为30HV。然而随着时效温度的升高,位错强化贡献显著降低,而晶界强化由于晶粒长大不明显而几乎无显著变化。合金经160℃时效2 h后,两种主要强化机制对显微硬度的贡献为16HV。

晶界V偏聚铁纳米多晶力学性能的分子动力学研究

采用具有50个(平均晶粒直径Φ5.4 nm)、100个(平均晶粒直径Φ4.2 nm)和200个(平均晶粒直径Φ3 nm)晶粒的Fe多晶体模型,运用分子动力学方法计算分析了晶界V偏聚对不同平均晶粒直径Fe多晶体变形行为的影响。模型选取的V元素的偏聚量分别占Fe多晶体晶界上Fe原子数的1%、5%和10%,模拟计算了温度、平均晶粒直径与晶界V偏聚量对Fe多晶体模型拉伸与剪切行为的影响。结果表明,当晶界中不含有偏聚元素V时,Fe多晶体的抗拉强度和抗剪强度随着温度的升高明显降低。在低温(10 K)与常温(300 K)条件下,当Fe多晶体的平均晶粒直径分别为Φ5.4 nm时,晶界上V偏聚量的改变对Fe多晶体的抗拉强度与抗剪强度的影响较小。当Fe多晶体的平均晶粒直径分别为Φ4.2和Φ3 nm时,在晶界上加入5%的V元素可以明显提高抗拉强度,随着晶界上V偏聚量增加到10%时,Fe多晶体的抗拉强度下降。在低温(10 K)条件下,晶界V元素偏聚量为5%时,平均晶粒直径为Φ4.2与Φ3 nm的Fe多晶体抗拉强度明显大于平均晶粒直径为Φ5.4 nm的Fe多晶体,当晶界V元素偏聚量增加到10%时,不同平均晶粒直径的Fe多晶体的抗拉强度趋于一致。当晶界中含有V元素且V偏聚量为5%时,在低温(10 K)条件下,晶界元素V对平均晶粒直径为Φ4.2和Φ3 nm的Fe多晶体的抗剪强度有明显的弱化作用,在常温(300 K)条件下,晶界元素V对平均晶粒直径为Φ4.2和Φ3 nm的Fe多晶体的抗剪强度有明显的强化作用。

X65管线钢管成分与性能关系的分析研究

利用某钢管厂生产的不同批次三种成分体系X65管线钢管的检测数据,分析了钢管成分与性能的关系。结果表明,无论采用传统Mn-Mo-Nb系管线钢,还是Mn-Nb及Mn-Cr-Nb系管线钢,钢管的性能均能满足GB/T 9711—2017及API SPEC 5L等相关技术规范的要求。传统Mn-Mo-Nb系管线钢在低Mo、Nb条件下即可获得高的韧性;Mn-Nb及Mn-Cr-Nb系管线钢,管体及焊缝强度随w(Nb)增加而增加;然而,管体、热影响区及焊缝的韧性则随w(Nb)增加到0.050%~0.060%时获得较大的改善效果;Cr对韧性有一定改善作用,但作用不显著。

基于高压扭转工艺的ZK60镁合金时效强化

对铸态ZK60镁合金固溶处理后进行高压扭转(HPT)处理,随后进行时效处理,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)及显微硬度仪等对其微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:高压扭转(HPT)大塑性变形使ZK60镁合金的晶粒尺寸细化到纳米级晶粒,合金基体中粗大的针状、短杆状和块状的析出相转变为细小弥散的颗粒状和椭球状。固溶态ZK60镁合金经HPT处理5圈后显微硬度达到最高约为124.05 HV0.1,HPT提高了其时效峰值硬度并大幅度缩短了峰值时效时间。

高压扭转制备的Mg-Sm-Ca合金组织演变及时效硬化行为

结合高压扭转(HPT)和热处理工艺研究了Mg-Sm-Ca合金的组织和力学性能的变化。光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度计以及X射线衍射仪(XRD)测试的结果表明,高压扭转后成功制备了纳米晶,晶粒尺寸由209μm细化至108 nm,后续时效过程中在1.5 h时达到峰值硬度134HV,约为铸态样品的2倍,与一般冷变形合金不同,组织仍为纳米晶且具有一定的抗回复性和热稳定性,同时引入了大量纳米级析出物。HPT处理后的Mg-Sm-Ca合金具有较强的(0002)基面织构,时效处理对基面滑移有促进作用,时效时间延长会使合金织构变弱。

Ni和Cu合金化对Fe-Mn-Al-C奥氏体轻质钢微观组织和力学性能的影响

为进一步提高Fe-Mn-Al-C系高强度钢的服役性能,利用Ni和Cu对80Mn20Al5奥氏体轻质钢进行合金化。通过扫描电子显微镜、透射电镜和电子背散射衍射等手段,分析对比了固溶态、冷轧后900℃和1000℃退火态的80Mn20Al5、80Mn20Al5Ni6和80Mn20Al5Cu2钢的微观组织和常规力学性能。结果表明:三种试验钢在固溶态下均为单相奥氏体组织,平均晶粒尺寸均约为80μm,强塑性能相近。经过冷轧和900℃退火处理后,三种试验钢强度都得到了提高,而延伸率基本不变,其中80Mn20Al5钢为单一奥氏体组织,而80Mn20Al5Ni6钢的组织为奥氏体与细小的B2-AlNi相,并且保留了部分冷轧变形组织特征,形成了层状混晶,这都促使其获得了最优的强塑性搭配。80Mn20Al5Cu2钢的组织为奥氏体与弥散分布的富铜相,晶粒尺寸细化显著,约为8μm,细晶强化与富铜相弥散强化的共同作用提高了试验钢的强度同时保持了较高的塑性。而经冷轧和1000℃退火后,三种试验钢的奥氏体晶粒也得到细化,强塑性能仅略有提升。

高压扭转变形Mg-Zn-Y合金的组织演化和时效行为

采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和显微硬度计研究了高压扭转(HPT)变形Mg-Zn-Y合金的微观组织演变和时效行为。结果表明,在HPT变形前后,合金中的第二相颗粒是W相和Mg_(24)Y_(5)相,且在HPT处理后没有观察到任何新沉淀物的形成,说明HPT变形并未导致合金发生相变。同时,发现HPT变形过程是伴随着形变孪晶的产生和大量位错增殖而进行的,其中形变孪晶在HPT处理过程中被第二相颗粒所细分。与未变形合金相比,HPT变形可以加速时效进程,即在更短的时效时间达到相对高的峰值硬度。对HPT变形7圈的试样进行175℃×8 h时效处理后,峰值显微硬度达到约114 HV0.1。经过时效处理后,析出相优先在位错和孪晶界处形核,说明位错和孪晶界充当析出相优先形核位点。