时效处理对Al--1Mg--0.3Si合金力学性能和应变不均匀性的影响

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在汽车轻量化的背景下,6XXX系铝合金因优良的综合性能而得到了广泛应用。时效处理作为Al-Mg-Si合金最常用的强化方法之一,可以大幅度提升合金的强度,但也会降低其塑性,这使得铝合金在一些对综合性能要求较高的结构件上的应用受到限制,因此研究时效对铝合金力学性能及应变的影响规律,对改善合金的综合性能进而推动其更广泛的应用具有重要意义。
  本文从定向凝固所得Al-1Mg-0.3Si柱状组织中截取多组准二维多晶试样,运用显微硬度计、拉伸机、电子背散射衍射技术、扫描电子显微镜等设备,用准原位二维数字图像相关法(Digital image correlation,DIC)获取力学性能不同的合金在不同拉伸应变下的应变分布图,结合晶粒取向等微观信息研究了时效条件对应变不均匀性的影响,并将DIC方法与滑移迹线分析法结合确定部分激活的滑移系。所得结果如下:
  不同时效条件下合金的力学性能不同,采用合理的时效工艺可以在不降低合金强度的同时改善其塑性:175℃-9h和225℃-0.5h的屈服强度分别为158MPa和155MPa,延伸率分别为14.5%和10%,两者屈服强度相近,但175℃-9h延伸率比225℃-0.5h提升了31%;同样的,175℃-16h与225℃-1h屈服强度相近(分别为192MPa和196MPa),而延伸率分别为8.03%和4.5%,175℃-16h较225℃-1h延伸率提升了44.9%。本文重点分析上述两组对比样及固溶样的应变分布及变形特点。
  DIC结果表明,所有样品均在受晶界限制最少的晶粒中观察到明显的变形带且在该晶粒中优先产生最大塑性变形,这是因为在晶粒取向相似的前提下,晶粒受晶界的限制越少,位错运动阻力越小,越容易发生塑性变形;固溶样的应变分布及演变比时效样更均匀,一方面固溶样的应变图颜色分布比时效样更均匀,另一方面样品从3%拉伸变形到5%的过程中,固溶样的全局应变增幅比时效样更均匀;与225℃-0.5h和225℃-1h相比,175℃-9h和175℃-16h塑性更好可能与其大变形区域有关。塑性较差的225℃-0.5h和225℃-1h试样其大变形区域分布较离散,而塑性较好的175℃-9h和175℃-16h试样其大变形区域更连续,可以承担更多的塑性变形,从而使其塑性更好。
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现代光学中,如何实现在纳米尺度上对光的调控是人们长期研究的问题,这对于能源和信息等领域的发展有着十分重要的研究意义。随着理论研究的深入和微纳加工技术的发展,亚波长的超材料能够实现对入射光相位、偏振、振幅的有效调控。尽管能够借助于先进的纳米加工工艺(如电子束刻蚀,聚焦离子束刻蚀等)实现器件制备,但是对于结构复杂的器件而言,上述制备手段存在时耗较长、费用昂贵等不足,因此很难实现大面积,高通量的生产。
  胶体刻蚀不同于电子束刻蚀或者聚焦离子束刻蚀等传统的光刻技术,它具有成本低,制备快,产量高的特点。此外
作为最轻的金属结构材料,镁及其合金被广泛运用于交通、航天、电子以及生物等多个领域。但是镁合金强度低、塑性及成形性能差,使其应用受到局限。因此,研究镁合金强韧化机理并制备强塑性匹配优异的镁合金,具有较高的理论意义和实用价值。本课题选用Mg-3Gd(wt.%)合金为研究对象,通过大应变热轧及后续退火工艺,分别制备得到形变、非均匀异构、细晶和粗晶结构试样。综合采用拉伸、应变速率敏感性、塑性应变比以及杯突实验,全面衡量Mg-3Gd合金力学性能指标;利用电子通道衬度、电子背散射衍射、X射线衍射以及透射电子显微分析技
随着绿色可持续清洁能源的兴起,开发出一种简单方便高效的能量储存与转换装置变得尤为重要。目前主要的储能器件是电池和超级电容器。后者拥有比前者更大的工作温度范围、更长的循环使用寿命、更好的环境友好性和更大的功率密度。限制超级电容器产业化的最大短板是较低的能量密度。因此,本项研究以提高超级电容器的比容量和能量密度为目的。设计出结构独特的有序介孔碳材料,并与赝电容性能极佳的过渡族金属复合,利用二者不同的储能机理,开发出具有实际价值的超级电容器。
  ①本项工作设计了一种新颖的有序多孔碳(SBA-C-K-N)
Al-Zn-Mg-Cu系铝合金由于具有良好的综合力学性能和耐蚀性,在航空航天以及水陆交通等领域具有广泛应用。微合金化可以有效提高铝合金性能。在铝合金中加入Sc可以细化合金晶粒、抑制合金再结晶和提高合金性能。
  本文在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加不同含量的Sc,借助场发射扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、三维原子探针(3DAP)、维氏显微硬度计及电导率测试仪等设备对不同状态的合金组织和性能进行研究,探讨微量Sc在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中的存在形式和作用机理,对合金淬火
镁合金作为密度最低的金属材料已经越来越受到重视,在航空航天、军事工业、汽车轻量化等行业具备其他金属材料难以替代的优势。但是镁及镁合金自身绝对强度较低,这限制了其在工业上的应用。孪生是其室温下主要的塑性变形模式之一,且可以细化晶粒提升强度。
  本文选取了Mg-15Gd和EW75稀土镁合金作为研究材料,尝试利用三向多道次压缩加工在其中制备出高密度孪晶,并研究了三向压缩加工对合金组织和性能的影响。主要发现如下:
  ①三向压缩变形可以累积较大的变形量,引起强烈的加工硬化,产生{101?2}孪晶结构
本文通过EBSD、TEM、XRD、OM和显微硬度等材料表征方法,系统研究了304奥氏体不锈钢冷拉拔及退火过程中的微观组织演变和力学性能变化。主要结论如下:
  首先通过EBSD、TEM、XRD、OM和显微硬度等材料表征方法,对冷拉拔过程中304奥氏体不锈钢的微观组织和力学性能进行分析。结果发现在拉拔变形过程中随着变形量的增加,晶粒沿拉拔方向被拉拔成纤维状,同时表面和心部出现变形不均匀现象。随着变形量的增加,形变诱导马氏体的含量增加,形变诱导马氏体的分布并不均匀,中心区域含量最高,表面最低。通过EDS
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