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利用XRD、OM、TEM及显微硬度测试等方法,研究了经表面机械研磨处理(SMAT)Zr-4合金在不同温度退火后组织和性能的变化.结果表明:当退火温度低于350℃时,梯度结构的变形组织与表层晶粒尺寸均未发生明显的变化,最表层显微硬度未变且沿层深方向的硬度分布与SMAT态一致;而当退火温度高于350℃时,随着温度的升高,表层组织发生了再结晶,晶粒尺寸增至3/μm,晶粒长大及微观应力的释放使试样表层硬度明显下降.

关键词: 表面纳米化 , Zr-4合金 , 退火 , 组织性能

退火温度对钛钢轧制复合板组织和性能的影响

阎晓倩 , 江海涛 , 曾尚武 , 刘继雄 , 段晓鸽

材料热处理学报

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、纳米显微力学探针,研究了不同退火温度对钛钢真空-轧制复合板组织性能的影响.结果表明:热处理过程中,钢侧组织发生回复、再结晶和晶粒长大的过程,碳元素向界面扩散,在界面附近形成铁素体区.热处理温度对钛钢轧制复合板的界面结合性能有显著影响,850℃时性能最好.850℃以下热处理时,在界面上面主要生成TiC;850℃以上热处理时,界面上形成大量的Ti-Fe金属间化合物(Fe2Ti/FeTi)及少量的TiC.Ti-Fe金属间化合物对界面结合性能起到决定性作用,显著降低结合性能.

关键词: 钛钢真空-轧制复合板 , 热处理 , 界面结合性能 , 扩散行为

表面机械研磨处理后Zr-4合金的组织与性能

段晓鸽 , 赵西成 , 张聪慧 , 兰新哲 , 何晓梅

机械工程材料

利用表面机械研磨处理(SMAT)技术对Zr-4合金进行了表面纳米化处理,用XRD、光学显微镜、表面粗糙度仪对经SMAT不同时间合金表层的物相组成、平均晶粒尺寸、显微组织和表面粗糙度进行了分析,并使用硬度计测试了距表面不同深度处的硬度.结果表明:经SMAT后Zr-4合金表层的物相组成未改变;SMAT 15 min后Zr-4合金表层平均晶粒尺寸达到最小约为20 nm;SMAT后合金表层出现了一定厚度的塑性变形层;SMAT 60 min后合金表层的硬度约为基体硬度的1.3倍,且沿着深度方向逐渐减小;合金表面粗糙度随SMAT时间的延长先增大后减小最后趋于平稳.

关键词: Zr-4合金 , 表面机械研磨 , 表面纳米化

非对称轧制参数对钛钢爆炸复合板结构性能的影响

江海涛 , 阎晓倩 , 刘继雄 , 段晓鸽 , 曾尚武

稀有金属材料与工程

对钛钢爆炸复合板进行轧制处理,可以得到较薄较宽的复合板.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉剪实验研究了不同的轧制参数对钛-钢爆炸轧制复合板界面组织特征和性能的影响.结果表明:降低轧前热处理温度或开轧温度,都会提高复合板的界面结合强度.在轧前热处理过程中,由于铁、碳元素的扩散,在界面上形成TiC和Ti-Fe金属间化合物,使复合板剪切强度下降.然而,在轧制的过程中,这些界面化合物在轧制压力的作用下被压碎,呈弥散分布,阻止界面裂纹的扩展,界面结合强度有所提高,因此,增加轧制压下量可以提高界面的结合性能.

关键词: 钛钢爆炸复合板 , 轧制压下量 , 轧前热处理温度 , 开轧温度 , 剪切强度

异步轧制AZ31镁合金板材的超塑性工艺及变形机制

江海涛 , 段晓鸽 , 蔡正旭 , 王丹

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.08.002

经过异步轧制工艺获得AZ31镁合金薄板。在300～450℃范围内，分别通过5×10－3，1×10－3 s－1和5×10－4 s－1不同应变速率进行高温拉伸实验研究其超塑性变形行为，计算应变速率敏感指数 m值、超塑性变形激活能 Q及门槛应力σ0值。通过EBSD分析和扫描电镜观察拉伸断裂后的断口形貌，分析AZ31镁合金的超塑性变形机制。结果表明：AZ31镁合金的塑性变形能力随着变形温度的升高及应变速率的降低而增强。当拉伸温度为400℃、m＝0．72、应变速率为5×10－4 s－1时，AZ31具有良好的超塑性，伸长率最大为206％。温度为400℃时，异步轧制 AZ31镁合金的超塑性变形是以晶格扩散控制的晶界滑移和基面滑移共同完成的。

关键词: AZ31镁合金 , 晶粒细化 , 超塑性工艺 , 变形机制

稀土元素Y和Ce对热轧Mg-1.5Zn镁合金组织和室温成形性能的影响

刘鹏 , 江海涛 , 段晓鸽 , 康强

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.001

设计了成分为Mg-1.5Zn-xY和Mg-1.5Zn-xCe(x=0,0.2,0.5,1.0)两组试样.通过光学显微镜、扫描电镜、X衍射等研究稀土Y和Ce对热轧态Mg-1.5Zn合金组织和室温成形性能的影响.结果表明:Y和Ce元素可以有效地弱化合金的(0002)基面织构,而且基面织构均沿着TD方向发生一定程度的分裂.Y和Ce元素的加入,使合金中分别形成了Mg2Y5,Mg3Zn3Y和MgZnCe弥散的第二相粒子,起到了细晶强化作用.此外,还有利于合金再结晶行为的发生,使得合金塑性(伸长率最高达27％)、强度(抗拉强度最高达252MPa)和室温成形性能(杯突值最高可达5.46)都得到很大提高.但是,过多Y和Ce的加入将不利于合金性能的进一步提高.

关键词: 镁合金 , 稀土元素 , 基面织构 , 力学性能 , 成形性能

钛-钢爆炸复合板热处理过程中的扩散行为及数学模型

江海涛 , 阎晓倩 , 刘继雄 , 曾尚武 , 段晓鸽

稀有金属

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、俄歇电子能谱分析仪和拉剪实验,研究了不同的热处理加热温度和保温时间对钛-钢爆炸复合板界面组织特征和性能的影响.热处理温度为750、850、950℃,保温时间为30、60、120 min.结果表明:热处理过程加速了组织转变和界面元素扩散.界面元素扩散主要形成的化合物为TiC和Ti-Fe金属间化合物(Fe2Ti/FeTi).随着温度的升高,界面扩散层厚度增加,复合板剪切强度下降.根据实验数据,提出了界面扩散层厚度和剪切强度与加热温度和保温时间的函数关系.

关键词: 钛钢爆炸复合板 , 热处理 , 扩散行为 , 力学性能

机械研磨处理Zr-4合金表面纳米化研究

张聪惠 , 兰新哲 , 赵西成 , 段晓鸽

稀有金属材料与工程

选用表面机械研磨技术(SMAT)处理密排六方结构Zr-4合金的表面,实现Zr-4表面纳米化,并利用X射线衍射(XRD)对比分析不同时间SMAT处理Zr-4合金表面平均晶粒尺寸.SMAT处理15 min时Zr-4合金表面平均晶粒尺寸最小,约为20 nm.利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)对其纳米化表层结构进行表征,并研究了其表面纳米化机制.

关键词: Zr-4合金 , 表面机械研磨 , 表面纳米化 , 位错 , 孪晶

工业纯钛TA2冷轧板再结晶过程的研究

段晓鸽 , 江海涛 , 刘继雄 , 毕艳君

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2012.03.003

利用Gleeble-3500热模拟试验机对工业纯钛TA2冷轧板进行退火实验,结合硬度法与金相法测定了TA2的再结晶温度,根据Arrhenius公式计算了TA2的再结晶激活能,并对冷轧退火板进行力学性能测试.结果表明保温时间为9min时,TA2的再结晶温度在520～600℃之间,恒温700℃时,再结晶时间为1.84 min；再结晶激活能Q为5.6578×104 kJ·mol-1；当再结晶退火温度在680～700℃,保温时间在30min左右,钛板可以保持良好的力学性能.

关键词: TA2 , 冷轧板 , 再结晶温度 , 再结晶激活能