低合金超高强度钢的绝热剪切带分析研究

测量了中碳Cr-Ni-Mo-V系低合金超高强度钢中绝热剪切带(ASB)及其周围金属的显微硬度,观察了其微观组织。结果表明:绝热剪切带的硬度远高于基体的硬度,达700～830HV0.05,为多孔状的非晶组织;紧靠ASB的是窄的过渡带,为重新生成的细小的马氏体组织;外层则是宽约20μm的软化带,为较高温度下的回火马氏体组织,其硬度低于基体。     

贝氏体钢和35CrMnSi空心弹体侵彻金属靶板的比较研究

本文对贝氏体钢和35CrMnSi弹体以不同速度侵彻金属靶板的结果进行了宏观和细观对比实验研究，以揭示弹体的变形、质量侵蚀和微观组织的联系，尤其是与绝热剪切带之间的关系。研究发现，弹体头部均发生不同程度的镦粗变形或质量侵蚀，并有绝热剪切现象，剪切带的形貌和分布在很大程度上决定了弹体的宏观变形和破坏。贝钢的剪切转变带中较多微孔洞，其断口为平坦脆性断口；35CrMnSi的剪切带中较多微裂纹，断口平坦面比贝钢小，并有撕裂现象。剪切转变带的显微硬度均高于基体组织。两种材料的弹体经较低速度侵彻后，亦可观察到少量的形变带和转变带。本文的研究为贝氏体钢在穿甲弹体上的应用提供了理论与实验数据。     

穿甲侵彻过程中靶板内绝热剪切带特性及形成原因分析

发射小口径脱壳穿甲弹,对30CrMnMo钢装甲靶板产生的绝热剪切带特性及形成原因进行了分析。结果表明：在开坑和冲塞阶段,不产生绝热剪切带;在稳定的侵彻阶段,可达到绝热剪切带需要的应变量,从而产生绝热剪切带,并呈稀疏状分布,与侵彻方向大约成45°夹角。在本试验条件下,产生绝热剪切带的临界剪应变大约为0.47,临界温度大约为391℃．产生绝热剪切带后,在剪切带内变形增大且不均匀,将产生应力应变集中,和周围材料变形不协调,在随后的冷却过程中易产生裂纹。     

高应变率下工业纯钛TA2变形与失效研究

利用Hopkinson杆,采用动态压缩实验研究帽形样品的工业纯钛在高应变率(10~3 s~(-1))下的变形与失效机制。从时间-剪应力曲线分析材料的剪切变化规律。结果表明:轧制变形后的试样,它的绝热剪切敏感性明显变强;而在轧制变形量相同的情况下,从材料厚度方向上取的试样,其绝热剪切敏感性比其它方向强。通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析其显微组织的变化规律。结果表明:试样的受剪部位均可观察到明显的绝热剪切带。绝热剪切带是材料宏观失效的先兆,带内晶粒细小,为等轴晶,发生了再结晶,带中的微裂纹、微空洞的形成最终导致材料失效。     

钢中绝热剪切带的动态损伤演化

采用大能量高速材料试验机冲击帽形试样的实验方法,研究了高速冲击条件下钢中绝热剪切带的损伤演化机制。试验结果表明,绝热剪切带的形成并不意味着剪切断裂的发生和宏观裂纹的形成。导致剪切带损伤的微观方式主要包括:基体接触区界面上的微裂纹、带内平直微裂纹、剪切带内与带成一定角度的微裂纹和孔洞。在这些微损伤方式的形核、长大过程中,绝热剪切带逐步损伤,宏观裂纹逐步形成。     

Ti-6A1-4V受弹丸冲击时的显微组织特征

本文研克了Ti-6Al-4V在速度达340米/秒的球形弹丸的冲击下所引起微观组织的破坏。在一定条件下,弹坑下面的金属有着急剧的变形区,这些变形区被认为是绝热剪切带。通过对不同密度、不同大小的弹丸以及不同冲击速度的试验研究,证实了林料萌生剪切带时有一个平均应变的临界值。本文还报道了由测量靶板弹坑尺寸而按算得到的一些动态硬度值。     

穿甲试验靶板中绝热剪切带特征及与裂纹的关系

采用14.5mm弹道枪发射7.6mm次口径93W穿甲弹,对603钢进行穿甲侵彻试验。结果表明:在一定的条件下,绝热剪切带交叉分布,剪切带内变形极大且不均匀,成为微裂纹和微孔洞的起源,这些微裂纹和微孔洞相互连接,导致裂纹沿绝热剪切带萌生、扩展,最终形成沿整个绝热剪切带的大裂纹,使部分穿孔表面形成碎片,造成靶板的损伤,降低靶板的力学性能,是靶板破坏的先兆;但绝热剪切带与裂纹并不完全等同,有些剪切带由于变形量不大,不产生裂纹。     

中应变率下纯铜强迫剪切行为的研究

沿退火纯铜板材法向取帽型试样,用万能试验机在中应变率(1s-1)下对其进行压缩试验.借助金相显微、电子背散射衍射(EBSD)技术、显微硬度测试等手段,研究不同变形纯铜强迫剪切变形行为特征.结果表明:在中应变率下,试样力学响应加工硬化明显.变形主要集中在帽形试样两端的豁口连接处,且出现裂纹,并形成两端向中部扩展趋势.随变形量增加,剪切区域内部的晶粒首先沿剪切方向被拉长,随后破碎成等轴细晶,小角度晶界占比率逐步降低,越靠近剪切带,硬度越高,带内硬度明显高于带外.剪切带内晶体择优取向明显,且不同变形量样品的织构特征类似.     

TA2钛合金动态压缩试样中的绝热剪切破坏研究

绝热剪切是金属材料高速变形破坏的重要形式之一,利用分离式霍普金森压杆（SHPB）技术对TA2钛合金的动态力学性能及绝热剪切破坏特性进行研究,实验得到了TA2钛合金动态应力-应变关系。对试样的绝热剪切带形成及发展进行了微观金相观察,结果显示：TA2钛合金动态压缩试样中产生的绝热剪切带呈对称的双圆锥形特征。进一步利用有限元方法对试样动态压缩及变形局域化过程进行了有限元数值分析,模拟结果与实验吻合较好。数值分析结果表明压缩试样表面摩擦对试样中绝热剪切带的形成与破坏特征有着重要影响。     

平板冲击绝热剪切实验的数值模拟研究

采用Ansys/Lsdyna数值模拟45钢平板冲击绝热剪切变形局域化行为,计算中采用3D模型,本构方程采用热粘塑性的Johnson-Cook模型。为了更好地获得局域化变形的结果。采用网格渐变的方法分析绝热剪切带的萌生和扩展方向。计算结果表明:在一定的冲击速度下,绝热剪切带出现在预制裂纹尖端并与预制裂纹成75°;绝热剪切带产生的临界速度为50 m/s;剪切带的扩展方向为与预制裂纹方向成-10°。     

空心侵彻弹侵彻金属靶板的细观损伤行为研究

本文研究了三种钢制截卵形空心侵彻弹侵彻45#钢板的细观损伤机制.靶道试验后对侵彻弹的细观观察结果表明:当侵彻弹以较低速度撞击靶板并保持弹体结构的完整时(发生小变形),其主要细观损伤控制机制为微孔洞机制;当侵彻弹以较高速度撞击靶板,在弹体头部或头部与弹身交接处发生大变形或断裂破坏时,绝热剪切损伤机制为其细观损伤机制.材料的绝热剪切敏感性是侵彻弹毁伤威力和变形破坏的主要细观控制参量.透射电镜(TEM)观察发现绝热剪切带为转变带,带内发生了动态再结晶转变.     

大塑性变形AZ31-1%Si-0.5%Sb合金组织与力学性能

研究大塑性变形对AZ31-1%Si-0.5%Sb合金组织和性能的影响,探讨基体组织和Mg2Si颗粒的细化机制。AZ31-1%Si-0.5%Sb合金铸态组织由α-Mg、β-Mg17Al12和Mg2Si组成。正挤压变形可以细化合金微观组织,基体晶粒约为2μm,正挤压提高AZ31-1%Si-0.5%Sb合金力学性能。往复挤压4道次后再进行正挤压,得到4μm晶粒细小均匀分布的等轴晶组织,抗拉强度、屈服强度、延伸率及硬度较单次正挤压态分别提高了21.8%、19.8%、43.6%和21.5%。力学性能的提高得益于基体组织、Mg2Si和β-Mg17Al12的进一步细化。     

锻态电磁纯铁的剪切带和微观组织分析

采用Hopkinson压杆冲击加载装置和帽形试样对锻造态电磁纯铁DT4进行了应变率为103 s-1的冲击压缩试验,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察分析了高速冲击后的电磁纯铁的组织。结果表明,电磁纯铁中的剪切带(ASB)由变形带组成,剪切带内位错密度很低,基体中含有高密度位错。剪切带内没有发生相变。     

变形温度对00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢组织及超塑性影响

00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢经过固溶处理和冷轧变形后,在850～1000℃下保温5min进行恒温超塑性拉伸试验,研究变形温度对00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢超塑性的影响规律。观察各温度下变形前的组织,研究σ相及组织变化对材料超塑性能的影响,从微观上揭示变形温度影响材料超塑性的原因。试验结果表明： 00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢经过1300℃固溶处理并85%冷轧变形,在850～1000℃下保温5min后,随着温度的升高,σ相数量越来越少,组织发生再结晶并形成均匀的等轴晶,而材料的延伸率从480%增大至1290%,变形过程中的峰值应力从125MPa降低至32MPa.     

大变形对钨合金材料扫描断口及力学性能的影响

研究了高强度钨合金材料大变形量锻造后的扫描断口,并结合力学性能变化规律分析了大变形对材料组织和性能的影响。结果表明随着变形量增大断口上钨颗粒尺寸减小并呈多边化趋势,断裂方式则呈现钨颗粒解理断裂逐渐增多的特点,这些变化有利于钨合金材料的强化     

锻造变形量对钨合金材料性能的影响

研究了不同锻造变形量对钨合金组织和性能的影响，试验结果表明，材料强度随变形量增大而提高，组织的纤维状程度也随变形量增大而加大，并对变形强化机制进行了初步探讨。     

绝热剪切带内微孔洞演化规律研究

为深入了解绝热剪切带内微孔洞的演化规律,进而揭示高应变率加载条件下绝热剪切破坏的特殊规律,本文对D35钢进行了约束爆破实验,爆破后回收圆筒的微观观察表明,绝热剪切破坏要经过绝热剪切带内微孔洞形核、长大和相互联接形成裂纹等一系列演化过程.在Guduru P等人的测试结果和Li Shaofan等人数值仿真结果基础上,通过简化(剪切带内的温度分布为由剪切带中心向边缘线性降低,并最终降至与基体温度相同; 微孔洞的形核、长大受温度控制,长大速度随温度呈指数规律降低)对Timothy S P和Hutchings I M的模型进行了修正,修正后的模型可以定量的描述绝热剪切带内微孔洞的演化直至破坏的全过程,模型的描述与微观分析获得的实验结果有较好的一致性.     

搅拌摩擦加工铸态L2纯铝组织与性能研究

对铸态L2纯铝进行搅拌摩擦加工(FSP)处理,研究L2纯铝加工前后的显微组织,力学性能及微观断裂机理。结果表明,剧烈的塑性变形促使粗大的枝状晶显著破碎,形成细小且均匀分布的再结晶组织。搅拌摩擦加工后,L2纯铝的显微硬度提高9HV,抗拉强度和延伸率分别提高34 MPa和17%;试样的拉伸断口呈现出微孔聚合韧性断裂特征。细晶强化对材料力学性能的提高起主要作用。