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超细晶粒Al 2024合金的低温超塑性和高强度
摘要：本研究旨在实现超细晶粒 (UFG) Al 2024 合金在低于传统商用铝合金 (400-500 ◦ C) 温度下的超塑性。室温下通过高压扭转在合金中产生的 UFG 结构平均晶粒尺寸为 100 nm，具有非常高的强度 - 显微硬度 (HV 0.1) 为 286 ± 4，偏移屈服强度 (σ 0.2) 为 828 ± 9 MPa，极限拉伸强度 (σUTS) 为 871 ± 6 MPa，断裂伸长率 (δ) 为 7 ± 0.2%。在温度为 190 至 270 ◦ C、应变速率为 10 − 2 至 5 × 10 − 5 s − 1 的情况下进行了复杂的拉伸试验，并确定了流变应力、总伸长率和应变速率敏感系数的值。结果表明，UFG 合金在 240 和 270 ◦ C 的试验温度下表现出超塑性行为。首次在 270 ◦ C（0.56 T m ）的异常低温和 10 − 3 s − 1 的应变速率下实现了 400% 的伸长率。超塑性变形后的 UFG 2024 合金具有比标准强化热处理 T6 后的强度（150–160 HV）更高的强度。
超细晶粒层状金属复合材料
提高材料疲劳寿命的方法之一是提高材料强度。这通常是通过合金化来实现的。[3 – 6] 然而，一个主要缺点是，与低合金或非合金样品相比，合金含量较高的系统的腐蚀性能通常会变得更差。[7] 另一种提高强度的方法是细化晶粒。这种方法的优点是在不改变材料化学成分的情况下实现强度的提高。将晶粒尺寸减小到亚微米范围的特别有效的方法是剧烈的塑性变形工艺。[8 – 10] 在这些过程中，材料会受到高塑性变形，而不会改变材料的横截面形状。通过重复几次该工艺步骤，可以引入非常大量的塑性变形，从而在材料中引入新的位错。这些位错形成新的亚晶粒，由于能量最小化，亚晶粒通过进一步变形转变为大角度晶界。与粗晶粒 (CG) 材料相比，此类超细晶粒 (UFG) 材料的循环性能明显更佳。[10 – 13] 由于 UFG 材料的晶粒尺寸较小，因此通常用于适应 CG 材料疲劳过程中应变的位错排列和/或结构的发展受到阻碍。[14,15]
超细晶粒钨的无压两步烧结
一种简单的无压两步烧结法解决了生产致密超细晶粒 (UFG) 钨的难题。该方法可提供均匀的微观结构，理论密度约为 99%，晶粒尺寸约为 700 nm，这是文献中报道的最佳纯钨烧结方法之一。得益于更细腻、更均匀的微观结构，两步烧结样品在弯曲强度和硬度方面表现出更好的机械性能。在验证了抛物线晶粒生长动力学的同时，在 1400°C 时观察到标称晶界迁移率的转变，高于此温度时有效活化焓约为 6.1 eV，低于此温度时晶界运动迅速冻结，活化焓异常大，约为 12.9 eV。活化参数相对于温度的这种高度非线性行为表明活化熵和可能的集体行为在晶粒生长中发挥了作用。我们相信，所报道的两步烧结方法也适用于其他难熔金属和合金，并且可以推广到使用机器学习的多步或连续冷却烧结设计。© 2020 Acta Materialia Inc. 由 Elsevier Ltd. 出版。保留所有权利。