双孔洞排布位置对C轴压缩镁单晶的影响研究

为探究双孔洞位置排布对于镁及镁合金塑性变形的影响,应用分子动力学方法模拟在300k下含不同排布位置的双孔洞镁单晶c轴压缩模型,结合三种模型的应力-应变曲线、势能曲线、径向分布函数和位错密度曲线,分析不同排布位置双孔洞镁单晶的压缩力学性能和结构演化过程。结果表明：双孔洞镁单晶在与加载方向平行时可承受的压应力峰值和势能峰值以及对应的应变程度最大;与加载方向垂直时次之,当与加载方向呈45°排布时最小,且与c轴呈90°排布的双孔洞镁单晶模型孔洞闭合速率最快。     

双孔洞排布位置对c轴压缩镁单晶的影响

为探究双孔洞位置排布对于镁及镁合金塑性变形的影响,应用分子动力学方法模拟在300K下含不同排布位置的双孔洞镁单晶c轴压缩模型,结合3种模型的应力-应变曲线、势能曲线、径向分布函数和位错密度曲线,分析不同排布位置双孔洞镁单晶的压缩力学性能和结构演化过程。结果表明:双孔洞镁单晶在与加载方向平行时可承受的压应力峰值和势能峰值以及对应的应变程度最大,与加载方向垂直时次之,当与加载方向呈45°排布时最小,且与c轴呈90°排布的双孔洞镁单晶模型孔洞闭合速率最快。     

剪切载荷条件下镍基单晶合金裂纹扩展与微观结构演化行为研究

目前拉伸载荷下的镍基单晶合金的力学性能研究较为广泛,而剪切载荷对镍基单晶合金的力学性能也十分重要但缺乏研究。本文利用分子动力学方法研究了镍基单晶合金在剪切载荷下的裂纹扩展和微观结构演化,分析了应力-应变、势能和裂纹生长速率的变化。同时,揭示了温度和剪切应变率对裂纹扩展和微观结构演化的影响。结果表明,临界分切应力随温度的降低和应变速率的增大而增大;随着温度的升高以及剪切载荷下发生剧烈的热运动,裂缝表现为加速扩展的趋势;而在较高的应变率影响下,会形成位错塞积和孪晶,出现加工硬化现象。     

剪切载荷条件下镍基单晶合金裂纹扩展与微观结构演化行为研究（英文）

利用分子动力学方法研究了镍基单晶合金在剪切载荷下的裂纹扩展和微观结构演化,分析了应力-应变、势能和裂纹生长速率的变化。同时,揭示了温度和剪切应变率对裂纹扩展和微观结构演化的影响。结果表明,临界分切应力随温度的降低和应变速率的增大而增大;随着温度的升高以及剪切载荷下发生剧烈的热运动,裂缝表现为加速扩展的趋势;而在较高的应变率影响下,会形成位错塞积和孪晶,出现加工硬化现象。     

铸态AZ61镁合金热压缩变形组织变化

利用Gleeble-1500对铸态AZ61镁合金在变形温度200~500℃,应变速率0.001~1s-1的条件下进行压缩变形;利用显微结构分析和硬度测试等研究不同变形条件下AZ61镁合金的组织和性能,引用Z值(Zener-Hollomon系数)研究温度和应变速率对AZ61镁合金组织的影响,建立再结晶晶粒尺寸与Z值之间的关系。结果表明:铸态AZ61镁合金在热变形时表现出动态再结晶特征,随温度上升,再结晶容易发生且峰值应力降低,再结晶晶粒尺寸随温度升高而增大;随应变速率上升,峰值应力增大且峰值应力对应的应变量增大,再结晶晶粒尺寸减小;硬度大小的变化也与动态再结晶密切相关。     

Al-Mn-Mg-RE铝合金高温热压缩变形行为的研究

在Gleeble-1500热模拟机上对Al-Mn-Mg-RE合金进行等温热压缩试验,变形温度300～500℃,应变速率0.01～10s-1。结果表明:Al-Mn-Mg-RE合金流变应力均随应变的增加而迅速增大至峰值,之后随应变的增加而呈不同程度的减小。峰值应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而逐渐减小;采用Zener-Hollomon模型和温度补偿的应变速率因子Z参数值的双曲正弦模型来描述该合金热压缩变形流变应力行为,其热变形激活能为186.482kJ/mol;在高Z值条件下的变形组织是拉长晶的亚晶内存在大量位错,而在低Z值条件下再结晶组织内形成了完整的亚晶结构。     

基于分子动力学模拟的TiAl涂层的阻尼性能研究

利用Materials Studio软件建立了具有位错缺陷的单晶TiAl涂层模型。采用LAMMPS分子动力学软件在700、800、900 K下对含有位错缺陷的单晶TiAl涂层进行模拟,得到各温度下模型的应力-应变曲线及模型的微观结构变化。通过模型的应力-应变曲线分析了各温度下模型的阻尼性能。由微观结构变化,进一步探讨了温度对含有位错缺陷涂层阻尼性能的影响。结果表明,800 K下TiAl涂层的阻尼性能最好。     

AZ80镁合金热模拟压缩变形的实验研究

采用Gleeble-1500D热模拟实验机,对AZ80镁合金在250℃～450℃之间,应变速率为0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1、1s-1、5s-1进行热模拟压缩变形,对试样宏观形貌与变形温度和应变速率进行了分析,分析了流变应力与应变速度和温度的关系,结果表明:AZ80镁合金的压缩热变形属于动态再结晶型,镁合金的变形抗力随着变形温度的上升而减小,塑性随着变形温度的增加而有所提高。随变形温度的升高和应变速率的减小,流变应力峰值向应变减小的方向移动,同一变形速率下,变形温度越高所对应的应力值越低。     

变形参数对含有少量液相Ti14合金压缩行为的影响(英文)

采用热模拟系统研究了半固态变形温度,应变速率和变形量对Ti14合金压缩行为和组织演变的影响。结果表明:温度和应变对Ti14合金半固态峰值应力影响较大,峰值应力随着温度的增加和应变速率的减小而降低。分析认为:半固态变形中,应变速率的变化会影响产生压缩变形所需的响应时间,而液相的含量受控于变形温度,随着变形温度的升高,组织中出现了网状晶界结构,使得变形机制由固相粒子的塑性变形转变为固液混合流动。此外,变形量对合金半固态变形的应力-应变影响较小,可以认为是液相的润滑作用和协调变形机制缓解了晶粒间的压缩应力和摩擦力,使得应力-应变变化不明显。     

Influence of Processing Parameters on the Deformation Behavior of Ti14 Alloy Containing a Small Volume of Liquid

采用热模拟系统研究了半固态变形温度,应变速率和变形量对Ti14合金压缩行为和组织演变的影响。结果表明:温度和应变对Ti14合金半固态峰值应力影响较大,峰值应力随着温度的增加和应变速率的减小而降低。分析认为:半固态变形中,应变速率的变化会影响产生压缩变形所需的响应时间,而液相的含量受控于变形温度,随着变形温度的升高,组织中出现了网状晶界结构,使得变形机制由固相粒子的塑性变形转变为固液混合流动。此外,变形量对合金半固态变形的应力-应变影响较小,可以认为是液相的润滑作用和协调变形机制缓解了晶粒间的压缩应力和摩擦力,使得应力-应变变化不明显。     

单晶/多晶镍轴向拉伸力学性能的分子动力学模拟

为提高航空发动机推重比采用整体叶盘新技术却带来了盘叶连接区域高风险失效问题。本文采用分子动力学对连接区单晶/多晶镍(SPSNi)的力学性能进行模拟,首先通过对比了不同晶态镍拉伸原子图。发现,由于单晶/多晶界面的存在使得拉伸后界面处的非晶化程度加剧,易于孔洞萌生,加剧了SPSNi突然断裂的风险。最后重点研究了单晶/多晶镍的应变率效应与温度效应。当应变率大于1í10_⁸s_^-1小于2í10_¹⁰s_^-1时,SPSNi对加载应变率几乎不敏感,屈服强度小幅上升。超过2í10_¹⁰s_^-1之后,其屈服强度随着应变率的增加而迅速下降。这是因为在高应变率下,SPSNi的FCC原子大规模迅速转变为无序的非晶结构,导致了晶体镍承载能力迅速下降。可以将应变率2í10_¹⁰s_^-1作为SPSNi拉伸变形的阈值。不同温度下,SPSNi屈服强度随温度的增大而线性下降。这是由于在温度的影响下,位错网络的初始镶嵌结构逐渐变得不规则,初始失配应力随着温度的升高而下降。     

挤压态MB350镁合金的高温拉伸变形行为

研究了热挤压态Mg-3Al-3Zn-1Ti-0.6RE镁合金的高温拉伸变形行为和微观组织演变,分析了该合金在温度为623K-723K,应变速率为1x10-4s-1-1x10-2s-1条件下的流变应力随温度和应变速率的变化,归纳了温度、应变速率与流变应力的关系。研究结果表明：温度和应变速率是影响流变应力的主要因素,在变形过程中,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。在本实验条件下,该合金的变形本构方程可用双曲正弦函数 来描述,应力指数n=3.286,激活能Q=238kJ/mol,表明该合金的高温塑性变形机制主要是位错滑移和攀移。     

变形温度对GWZ1031K镁合金高温拉伸变形行为的影响

通过高温拉伸试验,研究了GWZ1031K镁合金在250~400 ℃、变形速率为0.2 mm/min条件下的高温变形行为。使用扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等方法对微观组织和拉伸断口进行观察。结果表明,在不同温度下,GWZ1031K镁合金的高温拉伸应力-应变曲线均出现峰值,峰值应力随变形温度的升高而减小,而塑性则随着变形温度的升高呈现非线性快速升高,特别是在400 ℃时合金出现超塑性现象。结合高温力学性能测试对应的微观组织和断口形貌分析可以得出,GWZ1031K镁合金在250~350 ℃的温度区间内,具有较好耐热性能(高温抗拉强度)。     

AZ31B镁合金热拉伸流变应力研究

针对不同加工方法制备的AZ31B镁合金薄板,利用热拉伸试验机和金相显微镜对其在不同温度和变形速率下的流变应力进行了实验研究。结果表明,变形温度和变形速率对热拉伸时镁合金的流变应力有显著影响,峰值流变应力随应变速率的降低和变形温度的升高而降低。峰值流变应力随板材的厚度增加而发生变化,低温时厚度效应较为明显。退火处理对冷轧板的峰值流变应力影响较小,冷轧板可直接用于热加工成形。峰值流变应力变化规律:挤压板>热轧板>冷轧板。     

微观组织对镁合金FSW焊缝应变硬化行为的影响

采用传统搅拌摩擦焊和冷源辅助搅拌摩擦焊对3 mm厚的AZ31B镁合金进行焊接. 利用电子背散射衍射、透射电子显微镜和静拉伸试验研究焊缝区的微观组织对力学性能的影响. 结果表明，液态二氧化碳不仅降低焊接峰值温度，还提高焊后冷却速度. 焊缝峰值温度的降低为激活{10-12}孪生行为创造了有利条件. {10-12}孪晶可降低基面织构的强度，也可进一步分割晶粒，起到细化晶粒的作用. 焊后冷却速度的提高使焊接过程中产生的大量位错保留在晶粒内部. 因此冷源辅助搅拌摩擦焊缝表现为具有大量{10-12}孪晶和位错的细晶结构. 在拉伸过程中，细晶强化和位错强化为主要强化机制. 孪晶界面可有效吸收和分解变形时产生的位错，从而协调应变和减小应力集中，使焊缝具有合理的应变硬化行为和强塑性匹配.     

7075-T6铝合金的高温成形性能和微观组织

采用等温拉伸试验,研究了温度对7075-T6铝合金板材力学性能的影响规律。通过金相观察和断口形貌分析,讨论了7075-T6铝合金板材高温拉伸变形的微观组织变化和断裂失效机制。结果表明,随温度升高,材料强度和硬度逐渐降低,断后伸长率总体上呈上升趋势,但在250 ℃时出现低值。温度低于200 ℃,应力随应变先快速增加后缓慢增加,应变硬化占主导作用,主要的软化机制为动态回复;200 ℃时,应力峰值后保持平稳,应变硬化和回复软化相互平衡;高于200 ℃,应力随应变快速增加到峰值后逐渐减小,动态再结晶软化占主导作用。250 ℃时,由于动态再结晶软化占主导作用,应力下降,塑性显著下降;300 ℃时,再结晶过程完成,且晶粒沿拉伸方向拉长,韧窝深度加深、平均尺寸增大,材料塑性提升。     

冷轧和时效过程中1RK91不锈钢的组织与性能演变

利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、维氏硬度计、万能材料试验机等研究了1RK91不锈钢冷轧过程中应变诱发马氏体组织转变及时效工艺对材料力学性能的影响。结果表明:1RK91不锈钢冷轧过程中发生应变诱发马氏体相变,应变诱发马氏体的形核取决于冷轧中位错的增殖与运动,受变形温度影响。材料的强度和位错密度随冷轧变形量的增大而增大,固溶和75%冷轧后抗拉强度分别为903 MPa和1195 MPa,位错密度分别为5.75×10¹⁰ cm^-2和8.84×10¹⁰ cm^-2,计算得到该钢的冷加工强化系数为3.89 MPa/%。常规时效下,固溶和75%变形量的峰值硬度分别为499 HV0.2和610 HV0.2,分级时效后峰值硬度分别为513 HV0.2和639 HV0.2。随变形量的增大,常规时效处理材料峰值硬度增加,达到峰值硬度的温度降低,总体上分级时效处理后具有更高的峰值硬度和更好的抗过时效能力。     

钒微合金钢的高温力学性能分析

针对V微合金化高强异型钢在轧制过程中易出现翼缘裂边的情况，采用Gleeble 3800热模拟试验机对V质量分数为0.060%～0.080%的连铸坯试样在应变速率为1×10^-3 s^-1的试验条件下进行了700~950 ℃高温拉伸试验。通过对高温拉伸试样断口形貌、断面收缩率、抗拉强度及应力-应变曲线等的分析，得出试验钢的第III脆性温度区为750~875 ℃，不同变形温度下应力-应变曲线均表现为动态回复，并且随着变形温度的升高，曲线向下向左移动，最大应力对应的应变逐渐降低。因此，连铸生产时应优化配水模型，连铸坯入矫直机温度为900～950 ℃，以保证铸坯良好的表面质量。     

Characteristics of the tensile flow behavior of Ti–46Al–9Nb sheet material – Analysis of thermally activated processes of plastic deformation

Flow behavior, strain hardening and activation parameters, i.e. activation volume, stress exponents and normalized free enthalpy of activation, of Ti–46Al–9Nb sheet with near-gamma microstructure have been investigated in tension tests between 700 and 1000 °C. The dependence of yield stress on temperature and strain rate, the course of the strain hardening curves and the values of activation parameters show that thermally activated dislocation mechanisms are mainly involved in the tensile deformation process of the investigated material. At constant temperature the value of the activation volume depends both on plastic strain and strain rate. The activation volume generally decreases with increasing strain. The decrease is particularly well observable for higher strain rates, thus indicating a growing role of thermally activated climb mechanisms governing the process of dynamic recovery. The activation volume calculated for a constant plastic strain (2% in case of this study) is a function of temperature and strain rate. At lower deformation rates, or alternatively at higher temperatures, the activation volume increases. Such behavior indicates a decrease in dislocation density due to the onset of dynamic recrystallization. The analysis of stress exponents and the obtained free enthalpy of activation confirm that different thermally activated processes are acting during deformation under the tensile test conditions studied.