等静压铍材尺寸稳定性研究

通过测试等静压铍材的微屈服强度、热膨胀系数及冷热循环尺寸变化,研究其在抵抗负载及温度变化过程中的尺寸稳定性。结果表明:等静压铍材的微屈服强度较高,平均值127.4 MPa,比美国公布的同等铍材高出53.5%。等静压铍材有较低的热膨胀系数,25～100℃温度区间纵向平均线膨胀系数为12.02×10~(-6)/℃,横向平均线膨胀系数为11.89×10~(-6)/℃。等静压铍材进行多次冷热循环后轴向残余应变总量较小,15次循环后约为-18×10~(-6),尺寸热稳定性较好。     

铍室温变形过程中的孪生及织构演变

利用万能试验机在室温下对等静压铍材进行不同应变量的压缩试验,并采用扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术分析了铍材的孪生形成情况和织构演变。结果表明:铍在室温压缩变形时只发生{1012}拉伸孪生,在拉伸孪生的演变过程中,孪生萌生和长大过程对晶粒发生大角度转变和新织构{0001}的形成有着很大的促进作用;孪生后期对铍滑移变形的协调作用减少,单轴压缩力偶对新织构{0001}的形成也起着重要作用。     

温度对铍力学性能的影响

研究了铍从室温(25℃)~800℃温度范围的准静态拉伸/压缩力学性能。结果表明,室温下退火态铍的拉伸强度高于未退火的铍,且屈服强度和抗拉强度之间的差距很小。在200~400℃之间铍的塑性随试验温度的升高而增大,并在400℃附近达到最大值,继续升温铍的塑性开始下降。高于600℃拉伸时,铍的应力-应变曲线表现出一定的流变特征,其拉伸强度和加工硬化行为随温度的升高逐渐降低。铍在压缩时会产生明显的塑性变形,该结果表明铍的室温拉伸与压缩性能具有明显的不对称性。回收试样的扫描电镜(SEM)分析结果表明,室温下铍的拉伸断口呈穿晶解理断裂,400℃附近为微孔聚集型断裂,同时铍的晶粒被明显拉长,高于400℃后出现晶间断裂。铍试样轴向剖面的金相(OM)照片表明,拉伸试样在400℃晶粒被明显拉长,而在室温和700℃晶粒形状无明显变化。铍室温压缩面的晶粒与压缩前相比明显变长,室温压缩前后X射线衍射(XRD)分析结果表明,压缩变形后铍的组织与压缩前相比产生了明显的择优取向。     

铍材的显微组织对其纳米压痕行为的影响

本文对具有不同显微组织的热等静压(HIP)金属铍材进行金相观察、扫描电子显微镜分析及纳米压痕测试。通过测量不同加载速率的纳米压痕载荷-位移(P-h)曲线,研究金属铍材的蠕变特征。结果表明,金属铍材的蠕变行为有明显的加载速率相关性,且随加载速率的增加蠕变量增大。另外,通过对测得的载荷-位移曲线进一步拟合分析发现,铍材的显微组织特征,包括气孔和氧化铍含量,对金属铍的纳米压痕行为有一定的影响,主要是由于铍材中的气孔和Be O颗粒可改变样品的位错与颗粒之间的相互作用力,因而改变了铍材的纳米压痕行为。     

组织缺陷对金属铍室温断裂行为的影响规律研究

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子探针(EPMA)对比分析综合机械性能良好和零延伸率的金属铍材室温拉伸断口形貌和微观组织,研究金属铍室温断裂行为,并着重分析微观组织缺陷对金属铍室温断裂行为的影响规律。结果表明:金属铍室温拉伸断口形貌表现为准解理的断裂特征。解理裂纹形核后,裂纹扩展不受阻挡,表现为完全的脆性,因此铍材有限的延伸率主要来自于微裂纹形核阶段。铍材内部存在的杂质相汇聚区、片状晶体疏松和孔洞等组织缺陷,相当于在铍材内部预制一定尺寸的微裂纹,一旦微裂纹尖端形成,这类缺陷就会成为解理裂纹晶核,使铍本身的屈服过程不能发生,是降低铍材延伸率的主要原因;致密的大颗粒杂质相与基体失配、或在局部区域出现的粗晶粒与周围细晶粒不匹配,均易在铍材内部造成应力集中,也是降低铍材延伸率的原因。另外,当杂质相在晶界形成连续薄膜状晶界组织,导致铍材晶界结合强度降低,引起晶界断裂,造成铍材延伸率降低。     

国外高强度、高延性铍材

铍材的机械强度和延伸率是衡量其性能好坏的两个重要参数.然而,强度和延性呈现相互制约的关系,随着铍材机械强度的提高,延性下降,当极限强度达到600—700MPa时,其延伸率几乎趋于零.因此,如何提高铍材的综合性能,一直是铍材研究工作者努力的方向.我国于80年代初开始研究高性能铍材,目前,HIP-50级铍材(极限拉伸强度σ_b≥520MPa,屈服强度σ_(0.2)≥420MPa,延伸率δ≥2.5—3.0%)作为国家“七·五”重点科研项目正处于攻关过程中.     

等静压金属铍材线膨胀系数及高温密度的测试

介绍了用国产RJY-1型热机械仪对等静压金属铍材的热膨胀系数和高温密度的测试方法及测试结果，得出结论：等静压铍材平均线膨胀系数β在（20-600℃）区间内随温度t升高而直线增加，等静压铍材的密度ρ在（20-600℃）区间内随温度t升高而直线下降。     

切削用量对铍材加工表面变质层的影响及铍材切削变形方式

通过单因素实验研究不同切削用量对铍材切削表面损伤层、加工硬化层的影响，并结合切屑、表面组织结构变化分析铍材切削过程的变形方式。结果表明：在一定范围内，铍材切削表面损伤层、硬化层厚度受切削速度影响较小，呈现随切削进给量、深度的增加而增大的趋势。铍材切削过程未发生剧烈的塑性变形，大量剪切滑移产生的加工硬化在局部达到材料破裂强度，进而使其发生脆性断裂，产生挤裂型切屑；铍材切削表面的孪晶数量很少，受后刀面挤压产生的位错运动是其主要的塑性变形方式。     

高强IF钢的高速应变行为

利用拉伸实验装置研究了高强IF钢在高应变速率下的变形特性。结果表明：高强IF钢是应变速率敏感性材料,在应变速率10-4～103/s的范围内,应变速率对高强IF钢的应变硬化率与屈服强度的影响具有2阶段性。在第一阶段,应变速率较低,应变硬化率与屈服强度对应变速率的敏感性较小;在第二阶段,应变速率较高,随应变速率的增加,应变硬化率迅速降低,屈服强度迅速增加。     

固溶处理对铍材力学性能的影响

利用稳定低氧的气流冲击研磨铍粉，研究了固溶处理对冷、热等静压铍材和真空热压铍材力学性能的影响。结果表明，无论是热压铍材还是等静压铍材，其固溶态力学性能均比压制态低；固溶时析出的Be2SiO4导致BeO的聚集，同时，由于原料中铁含量较低，不能形成有效的固溶强化，是固溶态势压铍材力学性能降低的主要原因。     

铍粉的等静压技术

最近,利用等静压技术直接从铍粉生产出了近净形构件。由于等静压技术能节约材料,并且能尽量减少精整构件生产中所需的机加工量,这样能使铍构件的成本降低50%。同时,改善了材料的性能,提高了生产力,拓宽了铍构件的应用范围,使高性能的铍材现存市场扩大,并开辟了     

等静压金属铍材热常数测试

介绍了用激光热导仪对等静压铍材的热导率，比热进行测试的方法及测试结果。得出结论：等静压铍材比热Cp在（20-600℃）区间内随温度t升高而呈直线增加；等静压铍材的热导率λ在（20-600℃）区间内随温度t升高而减小，300℃以前减小速度较大，300℃以后减小速度变缓。     

金属基复合材料中高应变速率超塑性的流变学观点

超塑成形是实用而有效的制造技术。然而,超塑性变形速率低,典型速率为10~(-5)～10~(-3)S~(-1),是其存在的主要问题之一。最近的一些研究表明,以非常高的应变速率(大于10~(-1)S~(-1),最高达10~2S~(-1))也能出现超塑性。一特定实例是应变速率为lS~(-1)时,抗拉伸长率超过1250％。迄今,由本文作者发现的这种高应变速率超塑性(HSRS)现象,在某些材料中已有报导,这类材料包括金属合金、金属基复合材     

800MPa级冷轧双相钢的动态变形行为及本构模型

采用Hopkinson拉杆试验系统对800 MPa级冷轧双相钢（DP800）进行动态拉伸试验,动态拉伸选择应变速率为500、1000和2250 s-1.通过比较试验结果得出:双相钢的塑性延伸强度R_p0.2和抗拉强度R_m与应变速率的关系呈指数形式增加;DP800在高应变速率塑性变形会产生绝热温升效应,计算可得DP800在应变速率为2250 s-1时拉伸变形产生的绝热温升为89℃.基于J-C（Johnson-Cook）模型和Z-A（Zerilli-Armstrong）模型,对DP800的本构模型进行了研究,并对J-C模型应变速率效应多项式进行二次化修正,修正后的J-C模型相较于J-C模型对DP800在不同应变速率下的平均可决系数从0.9228提高到0.9886.      

不同应变速率下DP980双相钢微观组织特征及变形机制

为了研究DP980双相钢在不同应变速率下的微观组织特征及变形机制。通过室温准静态拉伸(0.001、0.01和0.1 s^-1)和分离式霍普金森拉杆高应变速率拉伸实验(1 156、2 861和3721 s^-1)进行了力学性能评测。借助OM和SEM对变形断口附近的材料的显微组织微观形貌进行了系统表征和分析。结果表明：DP980双相钢的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率随着应变速率的提高而不断提升，表现出明显的塑性和强度的双增现象。不同应变速率下DP980双相钢的断裂方式均为韧性断裂，但在高应变速率下韧窝分布更为均匀，且大尺寸韧窝数量以及韧窝深度均大幅增加。在高应变速率下除了在铁素体和马氏体相界面发生脱粘现象外，马氏体基体内部出现了开裂现象，表明马氏体也参与了较大程度的变形。     

热压铍材静-动态变形行为及其本构方程

采用改进的PTW方程和LM参数方程构建了一个新的金属材料本构方程模型;应用Hopkinson压力杆法获得热压铍材不同温度和应变速率下静-动态应力-应变曲线数据,确定了本构方程中材料参数。结果表明,计算曲线与实验曲线吻合的较好,该本构方程可应用于预测热压铍材不同温度和应变速率下静-动态流变应力。     

应变速率对锆基非晶复合材料力学性能的影响

采用铜模吸铸法制备出直径3mm的[Zr0.72+x(Cu0.59Ni0.41)0.28-x]88Al12(x=0.05、0.10)棒状非晶复合材料。考察应变速率对合金压缩力学性能的影响。结果表明,随应变速率的增大,合金的塑性变形区域减小,锯齿流变现象逐渐消失;在相同成分下,随应变速率的增大,弹性模量逐渐升高,塑性应变和抗压强度则逐渐降低,屈服强度和断裂强度也基本呈下降趋势。在x=0.05、应变速率为0.55×10-4s-1时,塑性应变、抗压强度和断裂强度均为最大值,分别为6.77%、1 758MPa和1 629MPa。     

TA15钛合金超塑性变形时的组织演变

研究了TA15钛合金超塑性变形后显微组织的演变及变形条件对超塑性变形行为的影响。结果表明:在变形温度为850~950℃、应变速率为1×10-4~1×10-3s-1超塑性拉伸时,TA15钛合金表现出良好的超塑性变形性能,且在900℃,5.5×10-4s-1变形条件下,延伸率最大为803.3%。在应变速率不变的条件下,随着变形温度的升高,α相晶粒尺寸增大,β相含量增加,晶粒仍保持细小、等轴状态。在变形温度一定时,随着应变速率的降低,α相晶粒尺寸增大,β相含量增加。同时变形程度对显微组织有显著影响,拉伸后不同部位的显微组织均有一定程度的粗化,变形程度越大,晶粒粗化的越明显,并伴有α相到β相的转变。变形过程中,加工硬化与变形软化相互竞争,表现为传统超塑变形的稳态流动特征。     

铍铝合金室温拉伸及原位疲劳失效分析

通过室温拉伸试验和SEM原位疲劳测试,研究了金属型复合材料铍铝合金的拉伸性能及拉伸和原位疲劳的断裂机制.结果表明,合金在室温下具有较好的拉伸性能,且对应变速率有明显的敏感性.拉伸断裂是由脆性铍相的解理断裂和韧性铝相的延性断裂构成的混合型断裂.在拉拉疲劳载荷下,疲劳裂纹萌生于铍相颗粒,断裂模式仍由铍相的解理断裂和铝相的韧性断裂组成.     

惯性器件用铍材微屈服强度的研究

介绍了惯性器件用铍材微屈服强度（ＭＹＳ）的研究概况、测试方法,讨论了晶粒尺寸、杂质（主要是ＢｅＯ）、热处理与微合金化等对铍材ＭＹＳ的影响。结果表明,采用粒径细小低氧化铍的冲击研磨粉末和等静压固结工艺是获得高ＭＹＳ铍材的重要途径。