纳米单晶γ-TiAl合金应变率效应的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟不同应变率下纳米单晶γ-TiAl合金中裂纹的扩展,利用速度加载方式对预置裂纹的单晶γ-TiAl合金进行动态单向拉伸,模拟过程中施加应变率为5.0*10₇S_-1~7.5*10₉ S_-1。研究结果表明：不同的应变率范围下裂纹的扩展形式差异很大。在不敏感区(≤4*10₈S_-1),裂纹呈解理扩展;在敏感区(4.0*10₈S_-1＜应变率≤1.0*10₉S_-1),前期呈现解理扩展特征,后期裂纹扩展通过裂尖发射滑移位错,位错塞积萌生空洞,空洞形核长大形成子裂纹,应变率≤5.0*108 S_-1时,子裂纹发生偏向,与主裂纹呈45度方向串接,5.0*10₈ S_-1＜应变率≤1.0*10₉S_-1时,子裂纹与主裂纹同向串接,最终导致裂纹扩展直至断裂;在突变区(≥1.0*10₉ S_-1),因应变强化作用使裂纹不在应力最大时刻启裂,出现裂纹扩展后应力持续增加一段时间后减小的现象,高应变率导致裂尖前端多处区域的原子结构局部非晶化,最终在原子结构混乱处萌生微裂纹,微裂纹扩展导致“试件”多处开裂。     

夯实钢管混凝土桩环境中X60管线钢的腐蚀行为研究

研究了X60管线钢在含水土壤和NS4溶液中的应力腐蚀行为。结果表明,在含水土壤中,当应变速率小于或者等于0.67×10~(-7)s~(-1)时,管线钢的应力腐蚀敏感性分别为27.9和25.7;在NS4溶液中,应变速率大于或者等于1.33×10~(-5)s~(-1)时不会发生应力腐蚀。恒载荷应力腐蚀断口形貌与慢应变应力腐蚀断口形貌类似,都具有准解理区和细小二次裂纹形态。     

夯实钢管混凝土桩环境中X60管线钢的腐蚀行为研究

研究了X60管线钢在含水土壤和NS4溶液中的应力腐蚀行为。结果表明,在含水土壤中,当应变速率小于或者等于0.67×10~(-7)s~(-1)时,管线钢的应力腐蚀敏感性分别为27.9和25.7;在NS4溶液中,应变速率大于或者等于1.33×10~(-5)s~(-1)时不会发生应力腐蚀。恒载荷应力腐蚀断口形貌与慢应变应力腐蚀断口形貌类似,都具有准解理区和细小二次裂纹形态。     

应变速率对充氢SA508-III钢氢脆敏感性的影响

采用高温高压气相热充氢方法将氢充入SA508-III钢,通过比较不同应变速率充氢钢的拉伸变形行为,考察氢对SA508-III钢氢脆敏感性的影响。结果表明,随应变速率降低,钢的屈服强度增加幅度减小,而钢的氢脆敏感性增强。钢的氢脆主要取决于氢与位错的相互作用,当应变速率高于5.21×10~(-3)s~(-1)时,柯氏氢气团的迁移速率跟不上位错的滑移速率,氢对位错源开动的阻碍作用增强,因而屈服强度增加幅度加大。当应变速率低于5.21×10~(-3)s~(-1)时,柯氏氢气团随可动位错一同运动,此时氢对位错源开动阻碍作用减弱,因而屈服强度增加幅度减小,但位错可将氢传递到碳化物与基体界面处,造成局部氢浓度升高,形成氢致裂纹,裂纹扩展进入铁素体基体内形成准解理断裂,故SA508-III钢的氢脆敏感性增加。保持SA508-III钢低氢脆敏感性的最大应变速率为5.21×10~(-3)s~(-1)。     

应变速率对SiC_P增强铝基复合材料拉伸性能的影响

采用拉伸试验研究了应变速率对SiC颗粒增强铝基复合材料塑性延伸强度及杨氏模量的影响。结果表明,随着应变速率的增加(0.0006~0.002s~(-1)),规定塑性延伸强度增加,杨氏模量波动较小。断口分析表明,尺寸为10~15μm SiC颗粒增强铝基复合材料断裂以SiC颗粒解理断裂为主。     

应变速率对TC4-0.55%Fe合金在模拟海水中应力腐蚀行为的影响

通过电化学测试、慢应变速率拉伸试验(SSRT)并结合扫描电镜(SEM)分析了TC4-0.55%Fe合金在模拟海水中的应力腐蚀开裂(SCC)行为,揭示了应变速率(3.3×10~(-6) s~(-1)~10.0×10~(-6) s~(-1))对合金SCC行为的影响。结果表明:合金在模拟海水中具有应力腐蚀开裂敏感性;当应变速率为5.0×10~(-6) s~(-1)时,合金在模拟海水中的断口中心区域形貌以细小扁平韧窝为主,塑形变形不充分,呈现出脆性特征,表现出最高的应力腐蚀敏感性。当应变速率大于6.6×10~(-6) s~(-1)时,合金的断口由小而浅的韧窝向大而深的韧窝过渡,由此说明,高应变速率下,拉应力作用使试样迅速断裂,合金应力腐蚀敏感性较小,断口处有明显韧窝,表现出典型的韧性断裂特征。     

等温锻造应变速率对机械盘件TC4钛合金力学性能和耐磨损性能的影响

采用不同的等温锻造应变速率进行了机械盘件TC4钛合金的锻造成形,并进行了室温力学性能和耐磨损性能的测试和分析。结果表明:等温锻造应变速率对机械盘件TC4钛合金的力学性能和耐磨损性能产生明显影响;随等温锻造应变速率从6×10~(-4)s~(-1)增大到6×10~(-3)s~(-1),试样的抗拉强度先减小后增大,断后伸长率和磨损体积先增大后减小;与6×10~(-4)s~(-1)应变速率相比,采用6×10~(-3)s~(-1)应变速率的抗拉强度增大了15 MPa,断后伸长率减幅较小,减小了1.9%,磨损体积减小了3×10~(-3)mm~3,试样的力学性能和耐磨损性能均先下降后提高。机械盘件TC4钛合金的等温锻造应变速率优选为6×10~(-3)s~(-1)。     

长径比和加载速率对铜基块体金属玻璃室温力学性能的影响（英文）

通过单向压缩实验在试样长径比(H/D)和加载速率分别为1:1~2.5:1和1×10~(-5)~1×10~(-2)s~(-1)的条件下对Cu_(50)Zr_(40)Ti_(10-x) Ni_x(0≤x≤4,摩尔分数,%)块体金属玻璃的室温力学性能进行了系统研究。在长径比为1:1的情况下,当加载速率为1×10~(-4)s~(-1)时,Cu_(50)Zr_(40)Ti_(10)块体金属玻璃表现出超塑性;而Cu_(50)Zr_(40)Ti_(10-x) Ni_x(x=1~3,摩尔分数,%)块体金属玻璃在加载速度为1×10~(-2)s~(-1)的条件下出现超塑性;塑性应变(ε_p)、屈服强度(σ_y)和断裂强度(σ_f)显著地依赖于长径比和加载速率;当加载速率为1×10~(-2)s~(-1)时,长径比为1:1的块体金属玻璃的屈服强度几乎与其他长径比的块体金属玻璃的断裂强度接近;另外,本文作者也探讨了铜基块体金属玻璃力学性能对加载速率和长径比的响应机理。     

应变速率对含稀土TRIP/TWIP钢变形行为的影响

分析了含RE的TRIP/TWIP钢的变形行为。结果表明:在动态条件下,屈服强度随应变速率的增加呈缓慢上升的态势,但当应变速率达到1×10~3s~(-1)时,屈服强度显著增加;抗拉强度随应变速率的增加而下降,应变速率达到1×10~3s~(-1)时,抗拉强度增加;应变速率愈快,屈服强度与抗拉强度的差值愈小;伸长率则随应变速率的增加在低应变速率下变化不明显,当达到1×10~3s~(-1)时,下降较明显。在1×10~3s~(-1)下的应变速率,屈服强度和n值高于静态下的屈服强度和n值,这说明高速应变下的抗载能力和拉延性更强。     

TC16钛合金的高温塑性变形行为研究

针对TC16钛合金,进行等温恒应变速率高温压缩变形试验,研究该合金在700~950℃,应变速率为1~10s~(-1)条件下的应力-应变及组织演变,通过应力-应变曲线建立了合金的流变应力方程,并利用其应变硬化率θ与应变ε的θ-ε曲线确定其发生动态再结晶的临界应变ε_c。结果表明,当应变速率一定时,流变应力在700~850℃温度区间变形时比850~950℃变形时的递减幅度大;当合金变形量达到50%时,在较高应变速率(如6)ε=10s~(-1))下变形,可使组织中的再结晶晶粒尺寸进一步细化。     

低碳合金钢高温本构方程及动态再结晶行为研究

利用Gleeble-3800热模拟机对典型低碳合金钢实施了变形温度900~1100℃,应变速率0.01、0.1、1.0和10 s~(-1),最大真应变为0.6的等温压缩模拟试验。通过对试验数据的回归分析,建立了应变为0.3的表观常数与物理常数Arrhenius型本构方程、动态再结晶动力学模型及运动学模型。结果表明:表观常数与物理常数Arrhenius型本构方程预测值与试验值的相关系数分别为0.9921和0.9879,平均相对误差值分别为3.6753%和5.4266%;临界应变与峰值应变之间存在关系:εc=0.4969εp;在变形温度900~1100℃,应变速率0.01 s~(-1)与变形温度1000~1100℃,应变速率0.1 s~(-1)试验条件下材料发生明显动态再结晶。     

原位生成Al_3Zr/6063Al复合材料的高应变速率超塑性（英文）

采用熔体直接反应法,原位制备5%Al_3Zr/6063Al质量分数复合材料。在450℃进行70%变形量锻造预处理,然后进行搅拌摩擦大塑性加工,通过XRD、SEM、EDS、超景深及TEM等分析测试方法研究其高应变速率超塑性。结果表明,通过锻造和搅拌摩擦加工处理后,复合材料的平均晶粒尺寸小于10μm。在350~500℃,初始应变速率为1.0×10~(-3)~1.0×10~(-1)s~(-1)范围内,复合材料均呈现超塑性。在500℃,初始应变速率为1.0×10~(-2)s~(-1),延伸率达到最大值330%,反应敏感指数m值为0.45。分析超塑性变形的主要机制是动态连续再结晶与晶界、位错滑移共同协调完成。     

拉伸条件下镁合金第Ⅱ阶段加工硬化

在温度为25~100℃,应变速率为3×10~(-2)~3×10~(-3) s~(-1)范围内,对挤压态AZ31镁合金沿挤压方向进行拉伸试验,研究了第Ⅱ阶段加工硬化产生的条件及机理。结果表明,温度≤75℃,应变速率≥10~(-2) s~(-1),镁合金出现第Ⅱ阶段加工硬化,其加工硬化率为2 400~2 650 MPa。产生第Ⅱ阶段加工硬化的主要原因是,低温、高应变速率拉伸时,屈服应力升高,镁合金发生屈服时的初始位错密度及位错密度累积速率增加。当初始位错密度≥4.62×10~(16)m~(-2)时,镁合金出现第Ⅱ阶段加工硬化。     

AlCoCrFeNi高熵合金在冲击载荷下的动态力学性能

利用INSTRON准静态实验机和分离式霍普金森压杆系统对AlCoCrFeNi高熵合金在应变速率为1×10~(-4)s~(-1)～2.5×10~3s~(-1)内进行压缩实验。研究了AlCoCrFeNi高熵合金在高应变速率范围内的动态力学行为。利用扫描电镜观察试样在不同应变速率下破坏断口的微观形貌;利用透射显微镜对压缩后的变形试样进行分析。研究了不同应变速率下该合金的变形机理。结果表明,室温下AlCoCrFeNi高熵合金具有明显的加工硬化行为。随着应变速率的提高,合金表现出显著的正应变速率强化效应,并且在高应变速率时具有很强的应变率敏感性。AlCoCrFeNi高熵合金在准静态和动态压缩下的断口形貌均为韧脆混合的准解理断裂特征,并且其塑性变形方式均为位错滑移。     

基于热加工图的20MND5钢的高温热变形行为

在Gleeble-3800热模拟试验机上通过高温等温压缩试验研究了20MND5钢在应变速率为0.001~10 s~(~(-1))、变形温度为950~1150℃的热变形行为及组织转变,研究了变形工艺对20MND5钢的热变形流动应力的影响规律,建立了其热变形本构方程。结果表明:在应变速率为0.001~0.1 s~(-1)时,20MND5钢的高温流变应力主要以动态再结晶软化机制为特征。在应变速率为1.0~10 s~(-1)时,真应力随应变量的增大而增大,但当应变速率为1.0 s~(~(-1)),变形温度达到1150℃时,发生明显的动态再结晶。综合考虑应变速率和变形温度对材料组织性能的影响,建立了基于本构方程的20MND5钢的热加工图,并确定了该钢的热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数。分析讨论了不同区域的20MND5钢的高温变形特征,确定了20MND5钢在低温、中温及高温变形时,宜控制的应变速率及其应变量。     

高强度马氏体35CrMo钢的绝热剪切特性

通过分离式霍普金森压杆装置研究了3种不同强度(X700、X1000、X1600)高强钢在应变速率为1500~8000 s~(-1)范围内的绝热剪切特征。结果表明:X700钢在应变速率≤8000 s~(-1)时无绝热剪切行为;X1000钢在应变速率8000 s~(-1)、X1600钢在应变速率6000 s~(-1)、8000 s~(-1)时出现绝热剪切行为,且X1600钢的绝热剪切带数量较多。绝热剪切带的硬度高于基体硬度且与基体有一定的关系,X1600钢绝热剪切带硬度比X1000钢增加18%以上,且X1600钢发生明显的破裂。随着强度的增加,高强度马氏体钢在高应变速率下微裂纹扩展倾向大,剪切带端部开裂严重。     

等通道转角挤压超细晶纯铝高温压缩变形特点的应变速率依赖性（英文）

为了探索应变速率对超细晶材料高温变形特点的影响,通过压缩实验以及显微观察,系统研究在不同温度和应变速率下等通道转角挤压Al的变形和损伤特点以及显微微组织。结果表明:应变速率的提高消除了等通道转角挤压Al在变形温度T≤473 K时表现出的应变软化现象,并且大大提高了变形温度在473~573 K范围的屈服强度和流变应力。等通道转角挤压Al的塑性变形主要由剪切变形控制。当应变速率为1×10~(-3)s~(-1)时,变形温度T≥473 K时可观察到沿剪切带形成了大量裂纹,并且二次剪切带基本消失。而当应变速率为1×10~(-2)s~(-1)时,只有在变形温度低于473 K时才能观察到沿剪切带形成的裂纹,并且当压缩温度T≥473 K时,二次剪切带变得更加清晰。等通道转角挤压Al的显微组织主要由亚晶组成,应变速率的提高抑制了亚晶的长大,从而导致高温屈服强度和流变应力的提高。     

预孪晶AQ80镁合金热压缩本构方程及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机,对预孪晶AQ80镁合金在变形温度为250~400℃、应变速率为1×10~(-3)~5 s~(-1)条件下进行热压缩实验。预孪晶AQ80镁合金本构方程的建立通过Arrhenius双曲正弦函数推导而来。基于动态材料模型,建立在应变量为0.1、0.3和0.5下的热加工图。结果表明:预孪晶AQ80镁合金的流变应力随着变形温度升高和应变速率下降而减小,热加工图中耗散峰值(η=48%)区出现在低温低应变速率范围(250~280℃,1×10~(-3) s~(-1))。结合热加工图和其对应区域的金相组织进行分析得出:应变量为0.5的失稳区在温度为250~400℃、应变速率为0.1~5 s~(-1)范围内;然而,加工安全区在温度为300~400℃、应变速率在1×10~(-3)~1×10~(-2) s~(-1)范围内,组织特征表现为动态再结晶。     

ZE42镁合金热压缩流变本构方程和热加工图

采用Gleeble-3800热/力模拟试验机研究了应变速率为0.01~10s~(-1),变形温度为300~450℃的ZE42镁合金高温压缩变形时的流变特征,同时根据材料动态模型(DMM)建立了ZE42镁合金在应变量分别为0.35,0.40和0.45条件下的热加工图。结果表明,ZE42镁合金在试验温度范围内热压缩变形的平均表观激活能为151kJ/mol。应变量对该合金的热加工图有明显影响。当应变量为0.40时,仅在300℃,10s~(-1)附近或者是320℃,0.01s~(-1)附近的2个极小区域内处于失稳状态,然而当应变量为0.35和0.45时失稳区主要分布在温度320℃,应变速率在0.1~1.0s~(-1)的较大区间内。350~450℃,应变速率≤0.1s~(-1)为ZE42镁合金适宜的热加工区间,该区间功率耗散因子峰值η_(max)=83%,压缩变形主要为连续动态再结晶晶界滑动协调流变机制。     

应变速率对藕状多孔镁垂直于气孔方向压缩变形行为与力学性能的影响

利用定向凝固法制备藕状多孔镁,采用GLEEBLE~(-1)500型材料模拟实验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,在以1×10~(-3)~1650 s~(-1)的应变速率范围内沿垂直于气孔方向进行压缩实验,研究应变速率对藕状多孔镁压缩变形行为和力学性能的影响。结果表明:当垂直于气孔方向压缩时,藕状多孔镁的应力-应变曲线分为应力线性增加的弹性阶段、应力缓慢增加的平台阶段和应力急剧增加的密实化阶段,应力随应变的增加持续增大,无应力峰值的出现。而当垂直于气孔方向压缩时,应变速率对藕状多孔镁的变形行为影响显著,在应变速率ε60 s~(-1)条件下,主要变形方式为气孔先发生椭圆化变形,然后部分气孔的孔壁率先向气孔内发生弯月形塌陷并形成垂直于压缩方向的先变形带,随后变形带不断产生,从而逐步实现密实化;而较高应变速率(ε=450~1650 s~(-1))下的变形方式虽然气孔也是先后发生椭圆化、孔壁向气孔内的弯曲塌陷等变形并形成先变形带,但先变形带沿试样对角线方向率先形成,并随压缩进行不断向与对角线垂直的方向扩展。应变速率对藕状多孔镁的力学性能有较明显的影响,其影响机制主要是由于不同应变速率时气孔的变形方式发生了变化。