不同加载路径下预裂纹50W800G硅钢板的拉伸性能

研究了50W800G硅钢板在不同加载路径下预裂纹试样的应力应变关系。结果表明:单轴45°和90°裂纹尖端垂直于裂纹线方向的应力应变曲线,其弹性模量与屈服强度较光滑试样都降低,说明了裂纹尖端应力、应变场的奇异性;双轴45°和90°裂纹尖端的应力应变曲线,在载荷比2∶1和3∶1时,裂纹尖端的应力虽有增加,但应变增加缓慢,应力应变曲线高于载荷比1∶1的加载曲线。     

紧凑拉伸铍试样裂纹尖端应力分布研究

为了评估应力作用下铍试样裂纹尖端的微观断裂特性，设计了平面应变状态下铍的紧凑拉伸试样，采用X3000应力分析仪测试了不同载荷下铍试样裂纹尖端的应力分布，并对加载过程中铍试样内的应力应变进行了有限元计算。结果表明，离铍试样裂尖较远区域，有限元计算和实测值吻合较好，靠近裂尖区域，有限元计算高于实测值。根据铍试样拉伸时裂纹扩展的临界载荷，计算获得了铍试样裂纹尖端的最大应力、塑性区半径以及断裂强度因子。     

加载速度对TiAl基合金缺口弯曲断裂机制的影响

主要就加载速度对TiAl基合金2种组织缺口弯曲断裂机制的影响进行了详细研究.研究结果表明:在缺口弯曲试验中,裂纹沿着局限于缺口根部中心线上的高应力区起裂并扩展;全层组织断裂韧性随加载速度的变快而增加,而双态组织断裂韧性随加载速率的增大几乎没有变化,这主要是由于在不同加载速度下全层组织在加载速度快和慢时的断裂过程不同,双态组织则是相同的;全层组织试样具有较差的拉伸性能,但是具有较高的断裂韧性,这是由于2种试验时的断裂机制不同.在拉伸试验时大层团晶粒引起严重的损伤和低的强度;然而在3PB试验中大层团形成更大的分叉裂纹以及形成穿过主裂纹扩展的更大阻碍物.     

循环载荷下裂尖形变规律的实验研究

应用散斑干涉技术，在常幅载荷下对疲劳裂纹扩展过程中的一个循环周期内，不同加载阶段的裂尖应变、裂纹张开位移进行了原位测量，给出了裂纹闭合对裂纹张开位移及裂尖形变的影响规律。结果表明：由于裂纹闭合和残余压应力的存在，疲劳裂尖应变与外加载荷的平方并不成正比，在加载初期，裂纹处于闭合状态，裂尖应变无明显变化，随着载荷的增加，裂纹逐渐由远离裂尖处张开并向裂尖发展，一旦裂纹完全张开，裂尖应变迅速增加，对裂尖应力-应变状态的分析表明，裂尖材料的应力-应变关系类似于光滑试样低周拉压疲劳应力-应变滞后关系。     

不同应力状态下铝合金变形及损伤机理的研究

利用改装的Arcan夹具对铝合金（6063）的蝶形试样进行0°，30°，45°，60°，90°的拉伸及拉伸卸载试验，研究了铝合金在不同应力状态下变形及损伤机理。结果表明：铝合金在不同应力状态下的工程应力一应变曲线明显不同。0°加载时，在蝶形中心产生微孔洞，微孔洞之间剪切，从而产生了微裂纹。随着微裂纹的扩展、连接导致试样断裂。随着试样中三轴应力度的减小，在蝶形试样中心的剪切应力不断增大，同时在蝶形试样中的剪切变形带越来越集中。显微裂纹首先在剪切带中产生，随着微裂纹的扩展导致试样的断裂。90°拉伸时，在蝶形中心形成明显的剪切变形带。90°加载时，在试样中产生的剪切带是形变剪切带而非相变剪切带。利用有限元软件ABAQUS对不同角度拉伸试验进行模拟，从而得出了不同应力状态下的塑性区的形状和大小。     

低频振动模式下紫铜压缩变形行为及尺寸效应

通过改变低频振动加载条件,研究了振幅(0.01,0.05和0.1 mm)、频率(10,20和30 Hz)、进给速率(0.01,0.05和0.1 mm·s~(-1))和试样尺寸(Ф1,Ф2和Ф3 mm)对T2紫铜室温压缩变形行为的影响。实验结果表明,振幅对紫铜压缩变形过程的影响最为显著,随着振幅增加,成形载荷呈现较大幅度的降低;不同尺寸试样的实验结果表明,低频振动加载模式下存在明显的尺寸效应,随着试样尺寸减小,成形载荷降幅增大,晶粒尺寸减小。分析认为,振动条件下的变形为动态加载变形,应力的叠加使得内应力提高,并导致所需成形载荷降低。大振幅和小尺寸条件下,实际应变速率更大,能够产生更强的应力叠加,造成成形载荷降幅较大。     

氢致裂纹形成位置与氢致开裂抗力

对３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢的纯Ｉ型及复合型预充氢试样进行恒载荷试验及慢应变率试验．研究切缝顶端不同应力应变场及不同加载动态过程对氢致裂纹形成位置的影响．并探讨相应于不同的氢致裂纹形成位置，氢致开裂临界应力强度因子随复合比的变化规律．     

高应力作用下高钼高速钢能量吸收行为的研究

研究了含钼10%的高速钢(Mo10)能量吸收与应力、压缩次数的关系,对试样压缩前后进行了XRD及SEM检测分析,并对Mo10高速钢中基体及M2C碳化物进行了微米压痕实验。结果表明:Mo10高速钢随应力的增大,吸收的能量值呈二次曲线形式增加,随着压缩次数的增加,试样吸收的能量逐步减少;SEM检测结果表明,应力作用下裂纹容易在基体上产生;微米压痕实验表明随载荷增大基体的硬度增大,产生加工硬化;M2C碳化物在载荷为1 300 mN时会出现加工软化,能贮存更高弹性应变能。     

纳米单晶γ-TiAl合金应变速率效应分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟不同应变速率下纳米单晶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速率为5.0×10~7～7.5×10~9 s~(-1)。结果表明:不同的应变速率范围下裂纹的扩展形式差异很大。在不敏感区(ε≤4×10~8s~(-1)),裂纹呈解理扩展;在敏感区(4.0×10~8s~(-1)ε≤1.0×10~9s~(-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,ε≤5.0×10~8s~(-1)时,子裂纹发生偏向,与主裂纹呈45°方向串接,5.0×10~8s~(-1)ε≤1.0×10~9s~(-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(ε≥1.0×10~9s~(-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,高应变速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。     

EXPERMENTAL STUDY ON TRANSFORMATION RATCHETING OF SUPERELASTIC NITI ALLOY

超弹性NiTi合金在应力控制循环载荷下会产生峰值应变和谷值应变的循环 累积-相变棘轮行为. 室温实验表明, 峰值应变和谷值应变的演化规 律与加载应力水平和加载波形密切相关; 同时, 在循环加载过程中, 随着 循环周次的增加, 奥氏体名义弹性模量减小, 马氏体名义弹性模量增大, 奥 氏体向马氏体转变的名义开始应力下降, 耗散能降低, 并在一定的循环次数 下趋于一个稳定值. 研究得到了一些有助于后续建立超弹性循环本构模型 的结论.     

超弹性NiTi合金相变棘轮行为的实验研究

超弹性NiTi合金在应力控制循环载荷下会产生峰值应变和谷值应变的循环累积--相变棘轮行为.室温实验表明,峰值应变和谷值应变的演化规律与加载应力水平和加载波形密切相关;同时,在循环加载过程中,随着循环周次的增加,奥氏体名义弹性模量减小,马氏体名义弹性模量增大,奥氏体向马氏体转变的名义开始应力下降,耗散能降低,并在一定的循环次数下趋于一个稳定值.研究得到了一些有助于后续建立超弹性循环本构模型的结论.     

超细晶/纳米晶γ-TiAl基合金的流变行为研究

摘要：本文采用高能球磨及真空热压烧结方法制备超细晶/纳米晶双相γ-TiAl基合金。将Ti、Al、Nb单质粉末经25h高能球磨配制成名义成分为Ti-45Al-5Nb(at.%) 的纳米级混合粉末。球磨后的混合粉末经真空热压烧结（烧结温度1200℃,压力30MPa,保温保压1h）,原位合成Ti3Al 及γ-TiAl双相等轴状合金组织,烧结组织由小于500nm的等轴γ-TiAl相和纳米晶Ti3Al相组成。利用Gleeble-1500D对合金进行热压缩模拟实验,变形温度为1100℃-1200℃、应变速率10-4-10-2s-1,研究该合金压缩组织及流变行为。研究结果表明：与γ-TiAl合金微米级晶粒组织相比,超细等轴双相TiAl+Ti3Al组织明显降低了流变峰值应力,使其在2-2.5%应变量时就达到最大,流变应力随应变速率的降低和温度的升高而降低。同时建立流变应力本构方程,反映一定条件下流变过程中材料的结构特性。随温度升高γ相的孪生倾向显著增加,形变主要发生在基体γ-TiAl相中,晶界滑移、位错及孪晶为等轴双相γ-TiAl合金的高温形变机制,动态回复和再结晶为其软化制。     

扫描云纹干涉法研究多孔NiTi形状记忆合金的微观形变特性

利用扫描云纹技术研究了多孔NiTi形状记忆合金在压缩状态下的微观形变特征．通过压缩变形过程中云纹密度和方向的改变分析了多孔合金孔壁边缘和心部应变场的变化．结果表明:多孔NiTi形状记忆合金的失效是由孔隙边缘的应力集中所引起的．在外加压缩载荷的作用下,多孔NiTi合金的孔壁边缘和心部除承受压缩应力外,还承受较大的剪切应力作用．在孔隙的尖角区形成了应力集中,并逐步产生裂纹．裂纹沿着与加载方向成45°角的方向向孔壁中心扩展,最终产生断裂．多孔合金断裂后在孔壁边缘区域产生很大的应变,而孔壁心部的应变较小,几乎没有发生塑性变形．最后结合云纹干涉的结果分析了多孔NiTi形状记忆合金的压缩行为特征．     

挤压态AM30镁合金高速冲击载荷下的断裂形貌分析

采用扫描电镜(SEM)及光学金相显微镜观察了挤压态AM30镁合金在高应变速率的压缩及拉伸载荷作用下,沿挤压方向及横向断裂之后的微观组织形貌,研究了不同微观形貌的形成原因.结果表明,挤压态AM30镁合金在高速压缩时为脆性断裂,而在高速拉伸时不论是横向还是挤压方向均为韧、脆混合断裂,且随着应变速率的增加脆性增大.除了断裂之外,挤压态AM30镁合金在高速冲击载荷作用下的失效形式还有绝热剪切及内部裂纹扩展.     

7075铝合金在液体金属Ga中的脆断行为

用WOL恒位移试样研究了7075铝合金在液体金属Ga中的脆断行为金相跟踪观察表明,Ga吸附后首先促进局部塑性变形,在缺口前方形成四下的塑性区,然后脆性激裂纹形核．液体金属脆断的临界应力强度因子．反向加载（位移V＜0）时,液体金属脆性激裂纹在远离缺口顶端的拉应力区中形核,微裂纹向拉应力区扩展而中止于压应力区反向加载时,试作断裂的名义应力强度因子为．所有断裂试样均为沿晶断口．     

应变速率对TiNi形状记忆合金压缩力学行为的影响

考察了中温时效处理后的Ti-50.9%Ni(摩尔分数)合金在实验温度为20℃,不同应变速率下的轴向压缩应力-应变力学行为.实验结果表明:随着应变速率的增加,合金的应力诱发马氏体相变临界应力逐渐增加,相变平台逐步消失,卸载后的残余应变减小,加载-卸载变形曲线的应力(应变)滞后也减小;在较高加载速率下,合金表现出类线性超弹性变形行为,可获得高达4.5%的类线性超弹性.     

紧凑拉伸Be试样应力和断裂行为研究

利用X射线应力分析仪和在线加载装置测试了紧凑拉伸(compacttension,CT)Be试样缺口前端的应力分布,利用万能拉伸试验机、引伸计和扫描电镜研究了紧凑拉伸Be试样的断裂行为.研究表明:样品加工缺陷如缺口在载荷作用下形成应力集中,样品首先在此开裂,获得了紧凑拉伸铍试样的载荷-裂纹张开曲线和平面应变断裂韧性为15.4MPa√m.扫描电镜观察表明Be断口呈现解理特征,紧凑拉伸试样断口呈现出3个特征区.裂纹尖端扩展观察表明沿基滑移面形成解理微裂纹,这些微裂纹长大后受主应力控制.利用断裂韧性评估了Be材存在微裂纹时的断裂强度.     

循环载荷下裂尖形变规律的实验研究

应用散斑干涉技术，在常幅载荷下对疲劳裂纹扩展过程中的一个循环周期内，不同加载阶段的裂尖应变，裂纹张开位移进行了原位测量，给出了裂纹张开位移及裂展变的影响规律。结果表明：由于裂纹闭合和残余应力的存在，疲劳裂尖应变与外加载荷的平方并不成正比。在加载初期，裂纹处于闭合状态，裂尖应变无明显变化，随着载荷的增加，裂纹逐渐由远离裂尖处张开并向裂尖发展。一旦裂纹安全张开，裂尖应变迅速增加，对裂尖应力－应变状态的     

孔洞式缺陷对γ-TiAl合金断裂行为的影响

采用分子动力学模拟方法研究了孔洞在不同温度、位置以及尺寸下对多晶γ-TiAl合金裂纹扩展的影响。结果表明,含孔洞式缺陷多晶γ-TiAl合金在1～750 K时为脆性解理断裂,1000 K和1200 K为韧性蠕变断裂。孔洞位于晶界和三叉晶界上时,合金更容易失效。与完美晶体相比,微孔洞的存在增加了多晶γ-TiAl合金的塑性。当孔洞半径大于1.0 nm时,多晶γ-TiAl合金的屈服应力和屈服应变急剧降低,材料发生失效的时间提前。孔洞尺寸的不同会影响材料的断裂方式,当孔洞半径R≤0.8 nm时,含孔洞多晶发生沿晶断裂;当R>0.8 nm时,多晶γ-TiAl合金的孔洞不断扩大逐步占满整个晶粒,发生穿晶断裂。     

TA1钛合金自冲铆接接头疲劳性能及失效机理分析

采用轴向加载的形式对TA1钛合金自冲铆接试样进行疲劳试验,分析了不同因素下试样的疲劳强度变化规律;通过扫描电镜对试样失效断口和微动磨损进行分析,研究试样的失效机理. 结果表明,在同种铆接因素下,试样疲劳强度随应力比的增大而增大,随最大载荷值的增加而下降. 通过断口分析发现,铆钉断裂失效时,疲劳裂纹主要产生在钉胫外侧;基板断裂失效时,疲劳裂纹首先萌生在铆钉胫尾部与下板接触区域. 基板与铆钉的微动磨损在某种情况下存在竞争机制,当铆钉微裂纹扩展速率大于基板时表现为铆钉失效,反之为基板失效.