2019 年 7 月和 8 月,《材料学报》(第 60 卷,第 7 和第 8 期)编辑了一期特刊,标题为“具有高级功能纳米材料的剧烈塑性变形”。25)本期特刊共包含 41 篇文章,主要包括评论和概述文章,以及一些额外的常规文章。它涵盖了基于工艺开发的SPD相关研究,26 28) 结构特性评估26,29 35) 和功能特性评估36 45) 建模和仿真,46,47) 材料合成,32,48,49) 晶格缺陷的作用,35,50 53) 晶粒细化和微观结构演变,36,54 57) 压力和/或应变诱导的相变,47 49,58,59) 应用于聚合物60) 以及金属和非金属玻璃,61)
Kaveh Edalati,Andrea Bachmaier,Victor A. Beloshenko,Yan Beygelzimer,Vladimir D. Furuta,Thierry Grosdidier,JenőGubicza,Anton Hohenwarter,Zenji Horita,Jacques Huot,Yoshifumi Ikoma,MilošJaneček,Megumi Kawasaki,Megumi Kawasaki,PetrKrál,PetrKrál,Shigeru Kuramoto,Shigeru Kuramoto,Terence G. langdon r. I Mito,Hiroyuki Miyamoto,Terukazu Nishizaki,Reinhard Pippan,Vladimir V. Popov,Elena N. Popova、Gencaga Purcek、Oliver Renk、Ádám Révész、Xavier Sauvage、Vaclav Sklenicka、Werner Skrotzki、Boris B. Straumal、Satyam Suwas、Laszlo S. Toth、Nobuhiro Tsuji、Ruslan Z. Valiev、Gerhard Wilde、Michael J. Zehetbauer 和 Xinkun Zhu
摘要。功能梯度材料 (FGM) 是材料科学和工程领域的一项了不起的发明,它具有独特的性能,可用于各种应用。由于能够逐渐改变材料的成分、微观结构或机械性能等特性,FGM 具有无与伦比的适应性,使其适用于各种高强度应用。制造 FGM 的新方法之一是对粉末材料使用严重塑性变形 (SPD) 技术。粉末的 SPD 涉及几个关键步骤;该过程从选择具有不同成分和相的材料开始,然后混合粉末、冷压、SPD 方法,以及(如果需要)热处理。该过程通过表征和测试完成,以评估最终形成的 FGM 的微观结构和特性。FGM 将继续改变材料工程并推动其在许多工程领域和行业中的应用界限,因为它们表现出提高效率、耐用性和性能等有吸引力的能力。因此,本文探讨了通过 SPD 制造 FGM 的过程,并强调了其在 FGM 生产中的重要性和未来趋势。
在卷绕钢带的辊式矫直过程中,钢带被塑性弯曲,使其宽度上的纤维长度对称地围绕其中心平面,曲率逐渐减小,这样,在没有重力作用的情况下,钢板是平的。如果辊式矫直中的塑性变形足够高,则可以消除上游工艺导致的纤维长度差异的影响。如果在辊式矫直过程中,平行工作辊使卷绕钢带的整个厚度的一半以上发生塑性变形,则中心区域固有形状的残留影响将被塑性变形层所抵消。可以使用一个简单的方程来计算实现或超过塑性变形钢带的最小期望分数厚度所需的必要初始工作辊穿透。然后通过反复试验设定矫直机出口处的工作辊间隙,以实现输出平整度,但将略小于钢板厚度。
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]
动态再结晶完成后,在附加塑性变形热的作用下,部分较大晶粒吞噬较小晶粒并融合为较大晶粒,导致晶粒长大。由于塑性变形热小于摩擦热输入,因此增加进给速率引起的晶粒尺寸增大较小。发生动态回复和连续动态再结晶,其特征是亚晶粒形成和大晶粒相变比例增加。随着应变的增加,大晶粒相变转变为大晶粒相变,大晶粒相变数量分数越大,表示再结晶程度越高。如图7所示,N0.1和NO.2的大晶粒相变数量分数大于NO.3,说明NO.1和NO.2的再结晶程度
固态连接技术如图 1 所示。该技术已广泛应用于铝合金、镁、铜、钛和钢。与传统的熔焊方法相比,FSW 工艺的优势包括机械性能更好、残余应力和变形小、缺陷发生率低 [1-2]。该焊接技术正在应用于航空航天、汽车和船舶制造业,并吸引了越来越多的研究兴趣。FSW 技术需要彻底了解该工艺,并随后评估焊缝的机械性能,以便将 FSW 工艺用于航空航天应用部件的生产。因此,需要进行详细的研究和鉴定工作 [3]。基于两块待连接板材的接合面摩擦生热,在 FSW 工艺中,一种带有适当设计的旋转探头的特殊工具沿接触金属板的厚度向下移动,通过相关的搅拌作用产生高度塑性变形区。局部热机械影响区是由工具肩部和板顶面之间的摩擦以及与工具接触的材料的塑性变形产生的 [4]。探头通常略短于工件厚度,其直径通常略大于
合金、钛合金、高温合金、钢、弥散强化合金块体金属玻璃、原位复合材料冶金热力学和动力学严重塑性变形热机械加工、织构纳米晶材料、超细微观结构蠕变和高温变形粉末冶金、先进复合材料、MMC多组分氧化物、纳米颗粒、陶瓷涂层、表面科学、磨损和摩擦学高级显微镜金属连接、搅拌摩擦焊接、添加剂
实践:铌的好处 即使添加量很少,铌也能改善其他材料。例如:添加约 0.05% 的最低水平的铌铁,已经使钢在机械上更耐用,而不会降低其韧性(塑性变形而不破裂的能力)。因此,我们的产品已用于移动、能源和大型土木建筑结构领域的各种应用,以及针对飞机涡轮机、磁共振成像设备、心脏起搏器、太空探测器、火箭、天然气管道和电子元件的更具体解决方案。