Abstract ：

Taking 5E83 alloy (Er and Zr mieroalloyed 5083 alloy) as tested material, the effects of Er and Zr microalloying elements, grain size, deformation temperature and strain rate on superplasticity of the alloy were investigated by means of superplastic tensile test, scanning electron microscope (SEM), electron backscatter diffraction (EBSD) and transmission electron microscope (TEM). Through recrystallization annealing, air cooling and water cooling friction stir processing (FSP), the grain sizes of 7. 4, 5.2 and 3. 4 (xm were obtained, respectively, and used as the initial state for superplastic stretching. The results show that the smaller the initial grain size, the higher the superplastic elongation. When the grain size is greater than 5 (xm, the grain coarsening is slow during superplastic deformation, and refining the initial grain can significantly improve superplasticity. However, when the grain size is less than 5 jxm, grain coarsening is serious during superplastic deformation, and further refinement of initial grain has limited effect on superplasticity. The superplastic tensile results at different temperatures and strain rates show that when the temperature is in range of 450-540 °C and the strain rate is in range of 1. 67 X 10-4 -1. 67 X 10-1 S-1, the superplastic elongation first increases, then decreases and then increases with the increase of temperature and strain rate. Under the condition of temperature of 520 °C and strain rate of 1. 67 X 10-3 S-1, the water-cooled FSP alloy obtains the largest elongation of 330% corresponding to grain boundary slip superplastic deformation mechanism. The addition of Er and Zr significantly improves the superplasticity, which is mainly due to the formation of nano-dispersed Al3(Er, Zr) phase in Al matrix that can pin the grain boundary and hinder the migration of the grain boundary during superplastic stretching. When the grain size is greater than 5 (im, the Al3(Er, Zr) phase effectively inhibits the grain growth thus improving the superplasticity. © 2023 Chinese Mechanical Engineering Society of Heat Treatment. All rights reserved.

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microalloying superplasticity 5E83 aluminum alloy micrestructure

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Abstract ：

针对5E83合金(Er、Zr微合金化5083合金),采用超塑性拉伸试验、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM),探究了Er、Zr微合金元素、晶粒尺寸、变形温度、应变速率对合金超塑性的影响。通过再结晶退火、空冷和水冷的搅拌摩擦加工(FSP),分别获得了晶粒尺寸为7.4、5.2、3.4μm的完全再结晶组织，作为初始状态进行超塑性拉伸。结果表明，初始晶粒尺寸越细小，超塑性伸长率越高。当晶粒尺寸>5μm时，超塑性变形过程晶粒粗化缓慢，细化初始晶粒可显著提高超塑性；而当晶粒尺寸<5μm时，超塑性变形过程晶粒粗化严重，进一步细化初始晶粒对超塑性的提高有限。不同变形温度、应变速率的超塑性拉伸结果显示在变形温度为450～540℃、应变速率为1.67×10~(-4)～1.67×10~(-1) s~(-1),超塑性伸长率随变形温度和应变速率的提高呈现先上升后下降再上升的趋势；变形温度为520℃、应变速率为1.67×10~(-3) s~(-1)条件下，水冷FSP态合金获得最大伸长率330%,对应的超塑性变形机理主要是晶界滑移。相比于5083合金，Er、Zr的添加显著提高了超塑性，这主要是由于Er、Zr在Al基体中形成了纳米级弥散的Al_3(Er, Zr)相，在超塑性拉伸时能够钉扎晶界，阻碍晶界迁移，在晶粒尺寸>5μm时，有效地抑制了晶粒长大，从而提高了超塑性。

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微合金化 微观结构 超塑性 5E83铝合金

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利用Gleeble-1500D热模拟试验机对板厚为4 mm的TA7 ELI材料在变形温度为800、850、900、950和1000℃,应变速率为0.01 s~(-1)和0.001 s~(-1)下进行高温拉伸实验,获得材料发生超塑性变形的温度区间和应变速率范围。采用炉中高温拉伸实验对Gleeble实验结果进行验证。得出在950～1000℃范围内,应变速率低于0.001s~(-1)时,TA7 ELI钛合金高温拉伸会出现超塑性变形。伸长率最高可达260%。在应变速率0.001 s~(-1)、800℃时,TA7钛合金的断口组织中有动态再结晶现象。1000℃时,断口出现较为粗大的层片状α组织和明显的晶粒...

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应变速率敏感性指数 超塑性 TA7钛合金 应变硬化指数 高温拉伸

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一种超塑性镁合金及其制备方法，属于镁合金技术领域。如下成分：选择Zn、Er作为主要合金化元素，其添加量分别为10～30wt.％Zn，10～15wt.％Er，且Zn/Er比值为1～2，余量为Mg。通过熔炼工艺和挤压工艺进行制备。该合金在初始应变速率为0.5～5mm/min，在100～150℃具有良好的塑性，在175～300℃的较低温度范围内有呈现出良好的超塑性，是一种潜在的可用于超塑性成形技术加工的镁合金材料。

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介绍了两种非晶态合金材料成型技术的研究状况,一是超塑性精密净成形,另一是近净铸造成形技术。对其适应性做了评述:认为超塑性成形要求的温度区间很窄,应变速率很低,限制了它的进一步应用;近净铸造成形技术在较大尺寸非晶器件成形方面具有更大优势,但其理论和应用研究尚需深入。

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超塑性成形 非晶态合金 铸造成型

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钛合金高温成形时氧化问题严重影响产品的质量,采用有效的表面涂层防护是解决这一问题的重要途径,而目前的多种防护涂层都存在一些问题.因此选择锆英石粉末在TC4钛合金(Ti6Al4V)表面进行等离子喷涂,并对TC4合金在高温条件下氧化过程以及涂层对材料超塑性能的影响进行研究.在800℃、850℃及900℃温度条件下,对有氧化锆涂层和无涂层的试样以0.000 1 s-1,0.001 s-1,0.01 s-1和0.1s-1的应变速率进行拉伸试验.高温氧化时,无涂层的试样表面被氧化生成了氧化膜,XRD及EDS分析表明,氧化膜主要由TiO2组成,氧化温度和时间决定了膜的厚度.在有涂层保护的试样上,未发现该种氧化膜.在所有温度及应变速率下,有涂层试样的断面收缩率均比无涂层试样的断面收缩率有较大提高,且两种试样断面收缩率差距大小随试验温度和应变速率变化而变化,而抗拉强度和屈服强度并没有太大改变.但是,涂层本身由于塑性差,氧化锆涂层在拉伸过程后期涂层表面也会产生裂纹.

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钛合金 高温抗氧化性 拉伸试验 氧化锆涂层

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研究了Ti-6Al-4V合金在800℃、850℃和900℃高温条件下进行拉伸试验时空气氧化对超塑性能的影响.通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析了该钛合金氧化层的微观形貌和成分组成,并研究其在高温拉伸下的氧化机理.结果表明,高温氧化导致该合金在高温拉伸过程中表面产生氧化层,而在拉伸应力作用下氧化层断裂并向基体扩展,从而严重降低了Ti-6Al-4V合金的超塑性,但不会影响其抗拉强度及屈服强度.

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高温氧化 Ti-6Al-4V合金 超塑性

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近二十年来计算材料学的迅速发展对材料科学与工程领域起到了重要的推动作用。尤其是结合计算机科学与技术的飞速发展,一方面辅助理论研究,在深入认识一些重要的材料学现象,如扩散、相变、析出、再结晶、超塑性等,及其动力学机理方面发挥了关键作用;另一方面,仿真发展到一定程度,可以智能地设计实验,甚至可以取代部份实验,使研究工作更趋严密和高效。然而,将计算材料学实际应用于高新材料的研制,这方面的工作在我国较美国、日本、德国等国家还存在相当差距。关键在于应用材料内禀特性和处理工艺实际参数的材料模型化和仿真技术的研究工作还十分有限。本文结合作者建立的应用材料和工艺实际参数的数值模型与可视化仿真相耦合的材料模型化...

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材料设计 计算材料学 材料模型化 可视化仿真 Monte Carlo技术

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通过采用在钛合金TC4(Ti-6Al-4V)表面喷涂锆英石粉料来获得保护层的办法,研究了锆英石陶瓷涂层对钛合金TC4在高温拉伸试验时超塑性成形的影响.结果表明,锆英石涂层减轻了钛合金表面的高温氧化程度,提高了钛合金TC4的超塑性性能.

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喷涂涂层 超塑性 钛合金 高温氧化 延伸率

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