橄榄球帽用6061铝合金在热变形过程中的组织及变形行为分析

采用电子万能实验机对橄榄球帽用6061铝合金进行热压缩变形实验,通过光学电镜分析该合金组织变化规律。结果表明,6061铝合金为典型柱状晶结构,应力-应变曲线满足动态再结晶过程。当变形量为60%,应变速率一定时,D2动态再结晶晶粒尺寸和X动态再结晶体积分数均随温度的升高而增加,但D1再结晶晶粒尺寸和Dc最大晶粒尺寸差随温度升高而变小;当温度一定时,D2动态再结晶晶粒尺寸和X动态再结晶体积分数均是随应变速率的变大而不断降低,而D1再结晶晶粒尺寸和Dc最大晶粒尺寸差随温度的增加而变小,随应变速率的变大而变大。     

Ti-Ni-V形状记忆合金超弹性研究

采用拉伸和应力-应变循环实验研究了退火温度、时效温度、时效时间、形变温度和应力-应变循环对Ti-50.8Ni-0.5V(原子分数,%)形状记忆合金超弹性(SE)的影响。随退火温度的升高,合金的应力诱发马氏体临界应力(σM)先减小后增大,超弹性残留应变(εR)先增大后减小再增大,为了获得优异的室温SE,退火温度应取500~600℃。随时效温度的升高,合金的σM降低,εR增加,SE变差;随时效时间延长,300℃时效态合金的SE稳定,400和500℃时效态合金的SE变差。随形变温度的升高,σM增加,SE改善。随循环次数增加,400℃退火态合金的SE稳定;500℃退火态合金的σM降低;600℃退火态合金的SE由非线性向线性转变。     

轧制变形量对Mg-Zn-Y合金组织和性能的影响

使用光学显微镜、动态机械热分析仪、X射线衍射仪和扫描电镜研究了不同轧制变形量对Mg-4Zn-2Y和Mg-4Zn-4Y合金显微组织、力学性能及阻尼性能的影响。结果表明,经轧制后合金中出现片层状的LPSO相;两种合金阻尼性能中与应变振幅无关的阻尼性能Q^-1₀随着轧制变形量的增加,其变化趋势基本一致,与应变振幅相关的阻尼性能Q^-1_h随着轧制变形量的增加而降低,Mg-4Zn-2Y合金以及Mg-4Zn-4Y合金的阻尼机制为位错型阻尼;随着轧制变形量的增加,合金断口中的韧窝数量增加,解理面减少,主要断裂方式由脆性断裂转变为韧性断裂;相同轧制变形量下,Mg-4Zn-4Y合金的强度优于Mg-4Zn-2Y合金,而阻尼性能要低于Mg-4Zn-2Y合金。     

层片状双相TiAl合金拉伸与压缩变形行为差异

本文研究了层片状双相TiAl合金的室温拉伸压缩变形行为与断裂行为,发现在拉压变形条件下,其室温塑性有显著差异.并且这种差异与裂纹扩展路径有关.在室温拉伸与压缩变形时,该合金的拉压屈服应力随外载与层片界面间的夹角φ的变化趋势一致,而拉压断裂应变εf随夹角φ的变化趋势正好相反.外载与层片界面垂直时(φ=90°),拉伸断裂应变最小(εf≈0);压缩断裂应变最大(εf≈38%).夹角φ减小时,拉伸断裂应变增加,压缩断裂应变减小.在拉、压变形时裂纹的扩展路径不同.     

拉伸预应变条件下基于孔洞演变分析的GTN损伤模型参数研究

利用板料预加载实验,在板料轧制方向形成4. 0%、8. 6%和11. 0%的均匀预拉伸变形。在均匀变形区沿轧制方向切取缺口拉伸试样进行第2阶段拉伸试验,对拉伸后试样进行不同区域的孔洞观察与统计,研究拉伸预应变对退火态AA6061材料后续变形诱导孔洞演变的影响。结合上述分析,进行变路径加载实验过程的数值模拟,研究拉伸预应变的存在对于GTN损伤模型参数的影响。研究结果表明:预加载阶段的预变形越大,对第2阶段加载过程中孔洞演变的影响越大,表现为孔洞体积分数随拉伸预应变值的增加而减小;拉伸预应变会影响GTN模型对孔洞演变过程的预测,f_n、ε_n、f_c和f_F4个参数的取值依赖于拉伸预应变的大小。     

应变速率对HCP/FCC双相CoCrFeNiNb0.5高熵合金力学性能的影响(英文)

利用分离式霍普金斯压杆、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究应变速率对铸态CoCrFeNiNb_0.5高熵合金力学行为的影响。CoCrFeNiNb_0.5高熵合金由先共析密排六方(HCP)相和共析组织构成，合金的共析结构为片层状的HCP相和片层状的面心立方(FCC)相。当应变率从1×10^-4 s^-1增加至6×10³ s^-1时，合金的屈服强度不会显著增加；然而，合金的破坏应变剧烈降低。片层状HCP相的准静态塑性变形机理为缠结状位错的增殖，而其动态塑性变形机理转变为剪切。片层状HCP相的剪切变形能够导致CoCrFeNiNb_0.5高熵合金在低压缩应变(ε=0.1)下形成微裂纹。由于片层状HCP相中微裂纹的数量随着动态压缩应变的提高而增加，微裂纹的扩展引发材料的雪崩式断裂。因此，铸造态CoCrFeNiNb_0.5高熵合金表现出显著的应变速率诱发脆性特性。     

汽车用Mg-Al-Sn合金的室温变形行为

以热轧Mg-Al-Sn合金板材为研究对象,对轧制试样进行250~450 ℃的退火,研究了晶粒尺寸和应变速率对Mg-Al-Sn合金室温变形行为的影响规律。结果表明,同一应变量下,随晶粒尺寸增加,合金屈服强度、抗拉强度及伸长率降低,孪晶数量增加,且随着应变量的增加,同一晶粒尺寸合金中孪晶数量逐渐增加。随应变速率降低,合金屈服强度与抗拉强度不断减小,而伸长率则不断增加。同一应变量下,随应变速率降低,合金中孪晶体积分数降低。     

基于晶粒尺寸的镍基高温合金低周疲劳寿命预测模型（英文）

镍基高温合金在承受高温和机械应力时很容易产生低周疲劳损伤,疲劳寿命预测对于镍基高温合金的实际应用是非常重要的。为了研究总应变和晶粒尺寸对镍基高温合金低周疲劳行为的影响,本文作者对一种镍基高温合金进行高温低周疲劳试验。结果表明,合金的疲劳寿命随应变振幅和晶粒尺寸的增加而减小。建立一个考虑晶粒尺寸对疲劳寿命影响的低周疲劳寿命预测模型。误差分析表明,低周疲劳寿命模型的预测精度高于Manson-Coffin和Ostergren能量法模型的预测精度。     

NiTi合金的显微组织和双程形状记忆效应

通过弯曲试验和透射电镜分析系统研究了热处理工艺、形变量、形变温度对NiTi合金双程形状记忆效应和显微组织的影响。结果表明 ,冷轧变形试样经不同温度退火后 ,双程可逆应变量随退火温度的升高而增大 ,退火温度超过 550℃后 ,温度继续升高 ,双程可逆应变量基本不变。同一温度退火的试样 ,双程可逆应变量随弯曲形变量的增加而增加 ,至形变量εt=12 %时达到最大值 ,εt 进一步增加 ,双程可逆应变量呈下降趋势。弯曲形变量相同时 ,弯曲温度升高 ,双程可逆应变量εt 减小 ,形变温度超过Mσs 时基本不再呈现双程记忆效应。马氏体再取向形成的位错可以产生有效内应力场 ,诱发双程形状记忆效应     

基于损伤理论的LF2M管接头胀形工艺模拟

通过对LF2M进行拉伸试验,应用弹性模量下降法测定了Lemaitre损伤模型中的三个材料参数εD,εR,Dc.在损伤演化模型的基础上,基于ABAQUS/Explicit平台开发了用户材料子程序VUMAT,以此为基础模拟了航空高压管接头胀形工艺过程,模拟结果表明,胀形导管的损伤部位与实际情况相符,并且最大损伤变量远远小于临界损伤值,证明高压管接头胀形工艺设计可靠.     

几何参数对高强TA18钛合金管数控弯曲成形质量的影响（英文）

采用有限元模拟方法研究弯曲角度β、相对弯曲半径R/D和管材尺寸(直径D和壁厚t)的变化对高强TA18钛合金管数控弯曲成形质量的影响。结果表明:不同β下壁厚变化率Δt和截面畸变率ΔD的分布非常相似;Δt和ΔD随着R/D的增加而减小,且为了获得合格的弯管件,R/D必须大于2.0;壁厚减薄率Δt_o随着D或t的增加而略有增大,而壁厚增厚率Δt_i和ΔD随着D的增加或t的减小而增大;在相同的D/t下,即D和t按比例增加时,Δt_o和ΔD先减小后增加,而Δt_i增加。     

Zr掺杂对Ti-Ni形状记忆合金相变、拉伸性能和循环超弹性的影响

为了开发超弹性优异的Ti-Ni基形状记忆合金(SMA)，以600℃退火态Ti-50.8Ni和Ti-50.8Ni-0.1Zr(摩尔分数)SMA为研究对象，用示差扫描量热仪、XRD、SEM和拉伸试验研究了Zr掺杂对Ti-Ni基SMA相组成、相变行为、拉伸性能和循环超弹性的影响。结果表明：掺杂0.1%Zr不影响Ti-Ni SMA的组成相和相变类型，但降低马氏体相变温度(t_M)，增加相变热滞(Δt)，提高抗拉强度(R_m)，降低伸长率(A)，增强非线性超弹性稳定性。600℃退火态Ti-50.8Ni和Ti-50.8Ni-0.1Zr合金的室温组成相主要为母相B2，冷却/加热时发生B2→B19′/B19′→B2一步可逆马氏体相变；掺杂0.1%Zr后，Ti-Ni SMA的t_M降低了34℃，Δt增加了22℃，R_m增加了79 MPa,A降低了22%。随应力-应变循环次数增加，Ti-50.8Ni合金由部分非线性超弹性转变为线性超弹性，Ti-50.8Ni-0.1Zr合金则始终保持稳定非线性超弹性，两种合金的超弹性残余应变(ε...     

Mg-6Zn-1Mn镁合金热压缩流变行为及动态再结晶

采用Gleeble-1500热压缩模拟试验机对Mg-6Zn-1Mn合金进行压缩实验,研究了该合金其在变形温度250 ～400℃、应变速率0.01 ～10 s-1范围内的流变应力及动态再结晶行为.通过计算加工硬化速率θ得到合金发生动态再结晶的临界应力σc和临界应变εc,并且建立临界值与峰值应力σp、峰值应变εp之间的定量关系,用截线法测量合金压缩后的平均晶粒尺寸.结果表明:Mg-6Zn-1Mn镁合金在高温下塑性变形的热本构方程为:ε·exp(22919/T) =2.77·σ8.19;合金发生动态再结晶的临界应变随着应变速率的增加而升高,随变形温度的增加而降低,发生动态再结晶的临界条件为:ε＞εc=6.648×10-3Z0.06149;各特征变量之间存在如下关系:σc=0.7295σp、εc=0.2639εp;动态再结晶的平均晶粒尺寸dave随温度的升高、应变速率的减小而增大,与Zener-Hollomon参数之间的关系为:dave=2.11×103·Z-0.1378.     

AZ41M镁合金动态再结晶临界条件

采用Gleeble-1500D型热/力模拟试验机在变形温度300~450℃、应变速率0.005~1 s-1条件下对AZ41M镁合金进行热模拟压缩试验。用计算加工硬化率的方法处理试验数据,再结合lnθ-ε曲线的拐点及–?(lnθ)/?ε-ε曲线最小值判据,建立合金热变形过程中的动态再结晶临界应变模型。根据热压缩实验数据,分析温度和应变速率等工艺参数对合金动态再结晶的影响。结果表明:在该实验条件下,AZ41M镁合金的lnθ-ε曲线均具有拐点特征,对应的-?(lnθ)/?ε-ε曲线均出现最小值,该最小值所对应的应变即为临界应变εc,得到合金临界应变预测模型;临界应变随变形温度的降低和应变速率的增加而增大,且峰值应变εp和临界应变εc的比值满足εp/εc=1.97。     

AZ31镁合金高应变速率轧制边裂及力学性能各向异性

在300~400 ℃对铸态AZ31镁合金进行平均应变速率为10~29 s^-1的高应变速率轧制,研究轧制后镁板边裂、组织及力学性能的各向异性。结果表明:随着平均应变速率的增加,轧制边裂得到改善,350 ℃和400 ℃下边裂长度变化相比300 ℃时更加平缓;晶粒尺寸在温升和应变速率综合作用下并不随平均应变速率的增加而减小,反而出现波动;在相对较低的应变速率下,由于组织中长条形晶粒的存在,导致板材的各向异性明显;随着平均应变速率的增加,长条形晶粒减少,再结晶完全,组织趋于均匀,轧板的各向异性得到改善;轧板拉伸断口中可观察到撕裂棱和韧窝,以韧性断裂方式为主。     

基于Arrhenius模型和修正Johnson-Cook模型的TC21钛合金流动应力预测

使用Gleeble-3500热模拟试验机对TC21钛合金在温度为890～990℃、应变速率为0.01～10 s^-1下进行了热模拟压缩实验，研究了该合金的高温流变行为。在变形条件下，该合金的流变应力随应变的增大逐渐增加，在达到峰值后又逐渐减小。基于实验数据，分别采用Arrhenius模型和修正Johnson-Cook模型构建了TC21钛合金本构模型，并对这两个模型的预测精度进行了分析对比。结果表明，修正Johnson-Cook本构模型预测值的平均绝对相对误差e_AARE为7.2078%,相关系数r为0.96866;Arrhenius本构模型预测值的e_AARE为12.6699%,r为0.95794,修正Johnson-Cook本构模型的精度高于Arrhenius本构模型，且在整个参数范围内具有一定的精度，可以较好地描述TC21钛合金的高温流变行为。     

SiCP/Al复合材料温度变化引致尺寸不稳定性的研究

研究了ＳｉＣｐ／Ａｌ系复合材料经不同热处理后在温度反复变化时的尺寸稳定性，结果表明，在温度反复循环后会产生累积残余应变εｅｒ，随循环次数的增多，εｃｒ减小，尺寸趋于稳定，预处理对热循环累积残余应变有影响，退火态εｃｒ最大，时效态次之，而预循环态最小。复合材料中颗粒尺寸越大，颗粒体积分数越高以及基体越硬均对抵抗环境温度变化尺寸稳定性有利。与均质的纯铝相比较，复合材料的热循环累积残余应变较大，抵抗温度     

热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩试验,研究了热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响.结果表明:当变形程度较小时,随着真应变的增加,GH690合金动态再结晶的晶粒尺寸逐渐减小,但当真应变达到0.5后,随着真应变继续增加,动态再结晶晶粒尺寸变化不大;动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小.建立起热变形条件即Z参数与动态再结晶晶粒尺寸的关系.     

AlCu4SiMg合金的动态再结晶体积分数模型构建及其在有限元模型中的应用（英文）

为了更好地剖析AlCu4SiMg合金的动态再结晶(DRX)行为和流变行为的耦合效应,实施了具有DRX演变模型的有限元模拟。利用Gleeble-3500热模拟试验机,在温度为648～748K,应变速率为0.01～10s~(-1)的变形条件下对该合金进行等温压缩实验。依据实验所得的真实应力-应变数据,拟合应变硬化率曲线(表征dσ/dε与σ之间的关系),并识别产生动态再结晶时的临界应变值(ε_c)。通过对材料参数的求解,确定DRX的体积分数方程和DRX达到50%时的应变方程。构建DRX体积分数演变的有限元(FE)模型,对一系列等温压缩实验进行模拟仿真。DRX体积分数演变可视化结果显示:在同一应变速率条件下,达到相同DRX体积分数的应变量随温度的降低而增加;在同一温度条件下,该应变量随应变速率的增加而增加。最后,通过金相分析验证AlCu4SiMg合金的DRX动力学模型及有限元模拟结果的可靠性。     

Zr含量对Al-Zr合金时效析出和性能的影响

对比研究了Zr添加(0.05,0.15和0.25wt%)对Al-Zr合金固溶态和固溶轧制态时效析出行为、硬度和导电率的影响。结果表明,固溶态Al-Zr合金的晶粒尺寸随Zr含量的增加而减小,但是固溶轧制态Al-Zr合金的晶粒尺寸对Zr添加量不敏感。固溶态Al-Zr合金在350 ℃时效过程中,由于Al₃Zr沉淀相的析出,合金硬度随Zr含量增大而增大,但是更强的点阵畸变场则导致导电率降低。而在固溶轧制态合金的时效中,大量变形位错的存在促进了Al₃Zr相的析出,Al-Zr合金在250 ℃下时效具有比350 ℃时效更优的硬度和导电率的综合性能。特别是0.25wt%Zr添加的Al-Zr合金,其析出强化可以有效补偿时效过程中位错湮灭引起的硬度降低,保持较高的硬度。综合考虑,固溶轧制态Al-0.25wt%Zr合金经250 ℃时效25 h后具有最优的硬度(47.5 HV0.5)和导电率(55.6%IACS)组合。