不同取向疲劳态铜单晶高速冲击下的绝热剪切带

采用分离式Hopkinson压杆装置（SHPB）和扫描电镜电子通道衬度（SEM—ECC）技术研究了不同取向疲劳态铜单晶高应变率压缩下形成的绝热剪切带（ASB）．实验表明,ASB形成的临界应变与晶体取向有关,接近压缩临界双滑移取向晶体需要的临界应变最小,单滑移和压缩共轭双滑移取向的次之,共面双滑移取向的最大．本实验条件下形成的ASB内部典型的位错组态为位错胞结构,未观察到再结晶现象．根据空间位向,ASB可以分为3类：第1类非常接近铜晶体疲劳时形成的第2类形变带（DBII）平面,其临界应变最小;第2类ASB位向或者比较接近DBII平面或者比较接近第1类形变带（DBI）平面,其临界应变居中;第3类ASB位向与DBI和DBII平面均不接近,其临界应变最大．     

疲劳态铜单晶高速形变下绝热剪切带的形成

采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置和SEM研究了原始态和疲劳态铜单晶在高应变率下形变的组织演变．实验结果表明：原始态铜单晶在高应变率下很难产生绝热剪切带(ASB),而疲劳态铜单晶容易产生绝热剪切带．驻留滑移带(PSBs)和冲击波引起的应力集中是疲劳态铜单晶高应变率形变下绝热剪切带形成的重要原因,绝热剪切带的间距和宽度随应变率的增大而减小．     

U-5.7Nb合金绝热剪切带微观组织结构特征

利用SHPB实验装置对U-5.7Nb合金帽型样品在室温下进行动态加载,获得U-5.7Nb合金绝热剪切带,采用激光共聚焦、SEM、纳米压痕以及TEM等测试方法开展了U-5.7Nb合金绝热剪切带内组织结构的研究。U-5.7Nb合金绝热剪切带宽约40μm,且呈现蚀刻"暗带";剪切带内微裂纹的萌生和扩展导致带内"破碎"等轴晶特征组织的出现;剪切带核心区域出现取向高度异性的纳米"晶畴"。剪切带内特殊的组织结构变化导致剪切带硬度与弹性模量的不同变化趋势。     

钛合金绝热剪切带宽度的演变规律研究

根据梯度增强的Johnson-Cook模型,对Ti-6Al-4V绝热剪切带中心区域的宽度(绝热剪切带宽度w5%)随平均塑性剪切应变的演变规律进行了预测。结果表明,随着平均塑性剪切应变的增加,w5%先是快速减小,然后趋于稳定。当绝热剪切带总宽度为0.3235mm时,w5%的稳定值接近Ti-6Al-4V绝热剪切带宽度的上限(55μm);当绝热剪切带总宽度为0.0705mm时,w5%的稳定值接近Ti-6Al-4V绝热剪切带宽度的下限(12μm)。绝热剪切带宽度受多种因素影响,例如,材料特性、加载速度、环境温度、应力及应变状态。本文的分析是在绝热条件下进行的,不存在塑性功率与热传导达到平衡(稳态)的假定。     

铝基复合材料的绝热剪切失效机理分析

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)研究了TiB2/Al复合材料在高应变率压缩下的绝热剪切失效行为,并对其动态失效机理进行了分析。结果表明,高体积分数TiB2/Al复合材料在高应变率压缩下表现出流动应力软化现象,这与带温度软化系数的Johnson-Cook模型预测值一致,而采用弹线性硬化Cowper-Symonds模型的预测值远高于本测试值。TiB2/Al复合材料试样在动态压缩下呈45o剪切断裂或劈裂,在绝热剪切面上发现大量熔融铝相变带。分析表明,绝热剪切带的形成在复合材料内部形成局部低强度区域,从而诱发了材料的瞬间失稳破坏。     

高强度钢中绝热剪切带的组织和硬度

测量了高强度钢中绝热剪切带的硬度，观察了绝热剪切带的微观组织形貌，研究了钢的碳当量和基体硬度对绝热剪切带组织和硬度特征的作用．结果表明：绝热剪切带易形成于高硬度钢中，但其硬度却与基体硬度无关，而仅取决于钢中的碳当量．绝热剪切带的硬度特征和带中细小、非变形组织形态等实验结果支持了高强度钢中绝热剪切带为相变带的观点．     

U-5.7Nb合金动载下绝热剪切带的形成及其演化机制

研究了U-5.7Nb合金在应变速率为8000s~(-1)下绝热剪切带的形成及其演化机制。通过控制应变速率,采用应变限位环的方法实现了U-5.7Nb合金在不同应变下的动态变形。结果表明:随着应变的增加,U-5.7Nb合金动载下会形成两种类型的绝热剪切带:形变带和转变带。形变带形成所需的临界应变值接近于0.33,而转变带形成所需的临界应变值接近于0.39。显微组织观察表明形变带内部由严重拉长的畸变组织组成,而转变带内部主要由细小等轴的晶粒组成。基于不同应变下绝热剪切带的表征,预测了U-5.7Nb合金动载下塑性变形及其断裂过程。     

30MnCrNiMoB低合金钢绝热剪切带的形成机制与微结构

研究了３０ＭｎＣｒＮｉＭｏＢ低合金在穿甲弹冲击下绝热剪切带的形成机制。指出在高速变形条件下ＡＳＢ的形成是应变化，热软化和位错动态发射导致的就应变软化因素相互耦合产生的塑性失稳现象，进一步确认ＡＳＢ内具有周期性微观结构，并说明ＡＳＢ中周期性开裂与微结构的关系。     

ZnAl10Cu2合金在热压缩条件下绝热剪切带的形成及其特征

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了ZnAl10Cu2合金热变形行为,使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析了压缩后合金试样的显微组织。结果表明,绝热剪切带的宽带随应变速率的增加而减小,位于剪切带中心区域的初生枝晶沿其扩展方向被剧烈拉长成纤维状,且表现出塑性流动局域失稳的特征。基体β相发生动态再结晶,形成细小的等轴晶粒。     

Mg-Gd-Y系合金中绝热剪切带的特征

通过弹道冲击试验和高温Hopkinson Bar压缩试验研究了Mg-Gd-Y系合金的绝热剪切行为.利用光学显微镜对试验后试样的组织进行观察.结果发现,该合金在两种试验条件下形成两种绝热剪切带.弹道冲击过程中形成的剪切带在光学显微镜下呈白亮色,平均宽度约为10 μm,属于白亮带,带内组织的显微硬度明显高于周围基体.白亮带只能在稳定塑性侵彻阶段形成:整个高温Hopkinson Bar压缩过程中只在T=735 K时形成较明显的塑性变形带.远离绝热剪切带源点的裂纹的形成主要是由平行于剪切方向的孪晶引起的.     

Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金绝热剪切带的微观结构演化

采用分离式Hopkinson压杆技术对Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金的帽形试样进行了强迫剪切试验,通过扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)研究了Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金在动态加载下绝热剪切带的微观结构演化.结果表明:Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金由于其组织以bee晶格的a相为主,具有较好的变形能力,因此其绝热剪切带的形成是位错运动的结果;剪切带的微观结构演化过程为:晶粒在外加切应力作用下拉长变形一拉长晶粒的破碎-形成呈一定方向排列的细小等轴晶:带内形成的细小等轴晶尺寸为O.2～0.4ìm.     

Ti-B19钛合金绝热剪切带研究

对Ti-B19钛合金φ13 mm×40 mm柱型弹丸打靶后的显微组织进行了研究.结果表明Ti-B19合金的基体组织为β相+均匀弥散的次生α相,高速冲击后组织中有条明显的"白亮带",即绝热剪切带(ASB).在ASB和基体的界面处,片状α沿ASB扩展方向产生弯曲变形,ASB内发生相变,形成细小(不超过0.1 mm)且呈等轴状的晶粒组织,这是ASB内动态再结晶的结果,ASB发展到一定程度形成微裂纹.可以说,绝热剪切带是材料高速率变形条件下损伤的原因、.     

Ti-B19钛合金绝热剪切带研究

对Ti-B19钛合金Φ13mm×40 mm柱型弹丸打靶后的显微组织进行了研究。结果表明:Ti-B19合金的基体组织为β相+均匀弥散的次生α相,高速冲击后组织中有条明显的“白亮带,”即绝热剪切带(ASB)。在ASB和基体的界面处,片状α沿ASB扩展方向产生弯曲变形,ASB内发生相变,形成细小(不超过0.1mm)且呈等轴状的晶粒组织,这是ASB内动态再结晶的结果,ASB发展到一定程度形成微裂纹。可以说,绝热剪切带是材料高速率变形条件下损伤的原因、。     

Ti5Mo5V2Cr3Al合金中绝热剪切带的微观结构演化

利用分离式Hopkinson压杆,对Ti5Mo5V2Cr3Al(TB10)合金帽形试样进行强迫剪切试验,通过光学显微镜和透射电镜技术观测其绝热剪切带(ASB)内的微观结构。结果表明,ASB的过渡区由具有高位错密度的沿着剪切方向的宽度为20～50nm的拉长组织构成;剪切带中心由大量低位错密度(相对ASB的过渡区)的直径为50～100nm的晶粒组成,具有典型的再结晶组织特征。在绝热剪切变形过程中ASB内的平均绝热温升约为784℃。ASB内发生了动态再结晶,晶粒尺寸为50～100nm。     

镁合金AZ31D的热变形力学行为与微观组织演化规律的试验研究

对具有粗大柱状晶的镁合金AZ31D材料进行了圆柱体热压缩试验研究.通过试验获得了该种材料在不同温度、不同应变速率条件下的真应力-应变曲线以及动态再结晶和晶粒细化的规律.应用峰值应力的试验结果计算出了该材料热变形过程的激活能及试验条件下的Z参数,得到了镁合金AZ31D的热变形过程以及动态再结晶过程的主要特征变量作为Z参数的函数表达式.试验发现,当Z≥(2.61E 6)s-1时,热压缩试验过程中会出现与试样端面成45°角的剪切断裂.     

组织及应变率对TC6钛合金绝热剪切敏感性的影响

采用分离式Hopkinson Bar技术对不同热处理工艺的TC6钛合金进行了动态剪切试验,研究了不同组织状态及不同应变率下的绝热剪切敏感性,并进行了金相观察及分析.结果表明:不同组织对TC6钛合金的绝热剪切敏感性有很大的影响,片状组织的绝热剪切敏感性最小,而球状组织的绝热剪切敏感性最高;随着组织中á相的增加,材料的绝热剪切敏感性增加;随着同一类型中晶粒尺寸的减小,材料的绝热剪切敏感性降低;随应变率的提高,TC6钛合金的绝热剪切敏感性也随之增加.     

高应变率下细晶W-Ni-Fe合金的力学行为与局部绝热剪切带的形成

研究晶粒细化和添加微量稀土元素Y对93W-4.9Ni-2.1Fe合金在动态压缩状态下力学行为的影响,观察分析显微组织的变化.结果表明,93W-4.9Ni-2.1Fe合金在高应变率加载下会出现应变硬化和热软化现象,合金强度和延性随着应变率的增大而增加;与传统W-Ni-Fe合金相比,细晶W-Ni-Fe合金在高应变率下具有更高的合金强度和延性,同时能在较低应变率下形成明显的局部绝热剪切带.表明细化晶粒能提高W-Ni-Fe合金的强度以及绝热剪切敏感性;另外,添加微量稀土元素Y能提高W-Ni-Fe合金在高应变率下的强度和延性,并且在低应变率下发生绝热剪切,稀土元素Y的添加有利于绝热剪切带的形成.