一种Zr基块体金属玻璃的纳米压入蠕变行为研究

通过斜坡-保载的球形纳米压痕法研究了Zr55Cu28Ni5Al10Nb2块体金属玻璃的室温蠕变行为。蠕变实验同时考虑了加载速率和峰值载荷水平的影响,并采用基于弹性-粘弹性对应原理的现象学法来描述材料的压痕蠕变行为。结果显示,蠕变位移显示了明显的速率和载荷依赖性。五组元Kelvin模型能很好地拟合蠕变位移-时间数据,不同加载速率条件下的拟合-预测效果非常好。对于缓慢的加载过程,斜坡段对蠕变行为的影响不可忽略。     

U_(65)Fe_(30)Al_5非晶合金的纳米压痕蠕变行为研究

在室温下利用纳米压痕测试技术研究了峰值载荷和加载速率对U65Fe30Al5新型非晶合金蠕变行为的影响规律。结果表明,随着峰值载荷和加载速率的增加,在相同蠕变时间内,蠕变位移呈增大趋势,但当加载速率高于特定阈值时,蠕变位移不再增大。通过蠕变经验公式拟合发现,蠕变过程的应力指数随峰值载荷的增加不断变大,但随加载速率的增加先减小后基本恒定。与常规晶态合金相比,U65Fe30Al5非晶合金具有更大的应力指数,这反映出后者内部结构中富含自由体积。     

纳米压痕法测量锌铝钎料的室温蠕变应力指数

利用纳米压痕技术,采用恒加载速率法,研究了Zn-22Al和Zn-22Al-0.03Ti钎料的室温蠕变行为,并对相关数据进行了测量和计算.结果表明,室温时任一载荷条件下保载时,钎料均发生了明显的蠕变行为.其中Zn-22Al-0.03Ti钎料的压入深度和蠕变位移均小于Zn-22Al钎料,最大差值分别为15.68％和26.87％.相同保载时间不同载荷保载时,两种钎料的蠕变位移均有较大差异.通过拟合计算分别获得了两种钎料室温时的蠕变应力指数,Zn-22Al-0.03Ti较Zn-22Al提高了35.79％.分析认为,Ti元素的添加导致了Zn-22Al钎料晶粒的细化,从而产生了更多的晶界是导致钎料室温抗蠕变能力提高的主要原因.     

激光选区熔化Ti-6Al-4V合金纳米压痕蠕变研究

目的研究原始态和退火态激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的室温压痕蠕变特性。方法利用光学显微镜观察原始态和退火态激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的显微组织。基于纳米压痕技术结合恒载荷法,测量原始态和退火态合金在室温下的最大压痕深度、蠕变位移和蠕变速率敏感指数等压痕蠕变参数,并分析两种状态下合金的蠕变机理。结果原始态合金的显微组织几乎全为α相,退火态合金的显微组织为网篮组织。荷载分别为200、300、400 mN时,加载阶段原始态合金的最大压痕深度比退火态合金的最大压痕深度分别提高43%、42%、34%;保载阶段,原始态合金的蠕变位移比退火态合金的蠕变位移分别提高129%、128%、139%。原始态合金的蠕变速率敏感指数m值分别为0.054、0.050、0.046,退火态合金的m值分别为0.041、0.032、0.022,相同荷载下原始态的m值均大于退火态的m值。结论退火处理形成的网篮组织,使退火态合金的蠕变速率敏感指数m值降低,从而使其蠕变抗力增强。原始态和退火态激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的蠕变机理均为位错蠕变。     

变形、氘对HR1钢室温α′马氏体相变的影响

对预充氘和未充氘的HR1抗氢脆奥氏体钢试样以10-3s-1、10-4s-1和10-5s-1三种速率进行室温拉伸变形,采用XRD和VSM两种手段研究了室温下HR1钢的应变诱发α′马氏体转变行为,以及变形量、变形速率和预充氘对α′马氏体转变的影响。结果表明,HR1钢的未充氘试样在室温下以10-3s-1速率拉断后在断口附近发生了α′马氏体转变,变形量减小时,α′马氏体转变量减少;变形速率越慢,α′马氏体转变量越大。在室温准静态拉伸时,预充氘抑制了HR1钢中的应变诱发α′马氏体转变;变形速率下降,这种抑制作用增强。     

超细晶工业纯锆的室温蠕变特性及断口分析

研究了超细晶工业纯锆在0.875R_(p0.2)、0.9R_(p0.2)、0.9125R_(p0.2)、0.925R_(p0.2)、0.9375R_(p0.2)、0.95R_(p0.2)蠕变应力下的室温蠕变性能,计算了超细晶工业纯锆的稳态蠕变速率,并分析了其蠕变断裂机理。结果表明:超细晶工业纯锆在蠕变应力为0.875R_(p0.2)时,出现了蠕变饱和现象,稳态蠕变速率随着蠕变应力的增加而增大,稳态蠕变阶段缩短;室温下,工业纯锆经复合细化后蠕变抗性显著提高;当蠕变应力为0.95R_(p0.2)时,稳态蠕变速率达到最大值3.140×10~(-6) s~(-1)。通过计算蠕变应力指数,得到超细晶工业纯锆的室温蠕变机理为位错运动。超细晶工业纯锆室温蠕变断裂为韧性断裂。     

不锈钢焊缝金的氢脆

用慢应变速率拉伸方法研究了不稳定型奥氏体不锈钢焊缝金属（３０８Ｌ和 ３４７Ｌ）以及母材（３０４Ｌ）的氢脆敏感性,分别研究了原子氢以及氢致马氏体对氢致塑性损失的贡献,结果表明,当可扩散的氢浓度Ｃ０大于临界值（约 ２５×１０－６－３０×１０－６）后三种不锈钢均会出现氢致马氏体（ε＋α’）,其含量 Ｍ随 Ｃ０升高而升高,即 Ｍ（ε＋α’）＝５４．２－２５ ｅｘｐ（－Ｃ０／１５３）．氢致马氏体引起的塑性损失Ｉδ（Ｍ）随马氏体含量线性升高,即 Ｉδ（Ｍ）＝０４５Ｍ＝２４．４－１１．３ ｅｘｐ（－Ｃ０／１５３）１００％马氏体引起的最大塑性损失约为 ４５％,动态充氢引起的塑性损失几减去充氢除气试样的塑性损失就是原子氢引起的塑性损失Ｉδ（Ｈ）,它随 Ｃ０升高而升高,但当 Ｃ０＞１０－４后,Ｉδ（Ｈ）趋于最大值（对应 ε＝５ × １０－６／ｓ）,即 Ｉδ（Ｈ）ｍａｘ＝４４％（３０８Ｌ）,Ｉδ（Ｈ）ｍａｘ＝４５％（３４７Ｌ）以及 Ｉδ（Ｈ）ｍａｘ＝４０％（３０４Ｌ）．随应变速率ε升高,Ｉδ（Ｈ）逐渐下降,直至为零（对应 ε＝０．０１８／ｓ—０．０３２／ｓ）;即 Ｉδ（Ｈ）＝－１６．４—１０．６ ｉｇε（３０８Ｌ）,Ｉδ（Ｈ）＝－２０．９—１２．１     

镍基铸造合金稳态蠕变行为的研究

本文研究了一种高粒子含量镍基铸造合金稳态蠕变行为。通过对不同温度(800,850,900℃),不同应力(22,24,28kgf/mm~2)蠕变变形测量,得出稳态蠕变速率表达式分别为: ε_s=8.01×10~(15)exp(-53170/T) ε_s=2.01×10~(18)σ~(9.58) ε_s=1.06×10~2σ~(9.58)exp(-53170/T) 蠕变速率与应力满足乘方关系,应力指数n=9.58;蠕变速率与温度满足指数函数关系,蠕变激活能Qc=445千焦耳/克原子。本文初步探讨了合金稳态蠕变过程的机制。薄膜透射电镜和蠕变过程分析指出,带割阶位错通过间隙原子扩散由位错攀移粒子控制蠕变过程。     

定向生长Ni50-xMn29+xGa21(x=0~4)合金的相变与磁感生应变

采用定向凝固方法制备Ni50-xMn29+xGa21(x=0~4)系列多晶合金,并研究合金组分对马氏体相变温度和磁性能的影响。结果表明,当x≤3时,合金的马氏体相变温度Ms随着x的增大而升高,而马氏体相变滞后ΔT随x的增大而减小;当x=3时,Ms升高到309.6 K,居里温度Tc为360 K;但是随着合金中Mn继续替代Ni,即x=4时,Ms降低到283.2 K,Tc为362 K。室温下测量Ni47Mn32Ga21样品的磁感生应变,无应力下其饱和磁感生应变值达到了–700×10-6,对应的磁场强度为4.5×105 A/m     

304奥氏体不锈钢热诱发马氏体相变研究

借助X射线衍射技术,研究了304奥氏体不锈钢热诱发马氏体相变倾向.结果表明:C、Mn、Cr和Ni接近标准规范下限,304不锈钢的稳定性急剧下降,致使液氮内冷却后接近1/3的奥氏体转变为α'或ε马氏体,室温拉伸即形成应变诱发ε和α'马氏体,而且较小的室温变形显著增大随后液氮内冷却的热诱发α'马氏体相变倾向,但随室温预应变增大快速形成应变诱发α'马氏体,致使随后在液氮内发生热诱发α'马氏体倾向下降.此外,研究表明ε马氏体的形成及消失与α'马氏体的累积量有关.     

金属薄膜蠕变变形与材料结构的相关性研究

本文采用纳米压入实验方法评价金属薄膜室温蠕变变形行为与材料微观组织结构的关系。金属薄膜分别选取纳米晶体心立方（BCC）金属Mo、纳米晶面心立方（FCC）金属Ni以及非晶CuZr为研究材料,加载速率为0.005,0.05,0.1,0.2 s-1。研究发现BCC-Mo、FCC-Ni以及非晶CuZr蠕变变形均表现出很强的加载应变速率依赖性,究其原因与其主导变形机制相关。BCC-Mo蠕变行为由螺型位错主导的混合位错运动为主,FCC-Ni蠕变变形由晶界发射不全位错主导,非晶CuZr蠕变行为由剪切变形转变区（STZ）主导变行为主。     

Nanomechanical characterization of Sn–Ag–Cu/Cu joints—Part 2: Nanoindentation creep and its relationship with uniaxial creep as a function of temperature

In the first part of this study we reported the use of nanoindentation to evaluate the mechanical properties of microphases formed within Sn–Ag–Cu-based solder joints as a function of temperature. In this second part, the use of nanoindentation has been extended to study the creep behaviour of these phases in the temperature range 25–175 °C. The data for nanoindentation creep has been compared with that reported for bulk creep behaviour of similar alloys. A methodology has been developed based on finite-element analysis that accounts for (i) the increasing volume of creeping material beneath the indenter as indentation progresses; and (ii) the variation of indentation stress during indentation as the area of indentation increases. Using this approach, nanoindentation creep data is reconciled with bulk creep data.     

多晶铜膜纳米压入蠕变性能

在JGP560V磁控溅射镀膜设备上镀制多晶铜膜,利用纳米压入技术测量了其室温下的蠕变性能.结果表明:由于不同加载方式下,材料加工硬化程度的不同造成了应力指数的差异,因而,不同加载方式对测得的铜膜蠕变应力指数有比较大的影响;由于材料在高载荷时在压头下端产生更多的位错,阻碍了压头的压入,使蠕变率降低,因而,随着保载载荷的升高,蠕变应力指数变大.     

去应力退火对Cu膜纳米压入蠕变性能影响的研究

在JGP560V磁控溅射镀膜设备上镀制多晶Cu膜，选取沉积态和经过3h去应力退火的退火态两种Cu膜，利用纳米压入技术测量了其室温下的蠕变性能。试验结果显示去应力退火后的Cu膜残余应力反而升高；且其室温蠕变性能与沉积态的Cu膜有很大的不同；随保载载荷升高，两种状态下的Cu膜蠕变应力指数均升高。分析认为这是由于退火造成膜基体系内应力的变化，同时减少了薄膜中的各种点缺陷和线缺陷，从而改变了Cu膜蠕变性能的结果。     

Theory of nanoindentation creep controlled by interfacial diffusion

A one-dimensional model of the nanoindentation diffusional creep was considered. It was shown that the self-diffusion along the specimen surface plays an important role in determining the creep rates and that the analyses available in the literature significantly overestimate the creep rate.     

Zr基块体金属玻璃蠕变行为的纳米压痕研究

在本工作中，通过纳米压痕实验研究了加载速率和保载时间对(Zr0.6336Cu0.1452Ni0.1012Al0.12)97.4Er2.6块体金属玻璃（BMG）的蠕变变形行为的影响。实验结果表明，合金试样的蠕变位移随着加载速率或保载时间的增加而增大。另一方面，合金样品的硬度（H）也随着加载速率或保载时间的增加而降低。合金试样在纳米压痕过程中具有尺寸效应，合金试样的硬度随着压痕深度的增加而降低。合金试样在纳米压痕过程中具有锯齿流动现象，并且该现象具有速率依赖性。具体而言，随着加载速率的减小，锯齿流动现象更加明显。合金试样的蠕变应力指数随着加载速率或保载时间的增加而减小。     

A Study on the Effect of Aging on Mechanical Properties of Cold-Formed Non-quenched Steel via Nanoindentation

The effect of aging on the nanohardness, modulus and creep properties of non-quenched and tempered steel wire strengthened by cold forming to an area reduction of 37% was investigated by nanoindentation. It was found that aging at 300 °C can improve the nanohardness, modulus, wear resistance and creep resistance of the cold-drawn non-quenched and tempered steel. An aging time longer than 2 h is not necessary since the degree of improvement decreases. The creep procedure of all tested samples includes two distinct stages, the transient creep and steady-state creep. Aging treatment slows down the creep rate at the steady-state stage.     

The investigation of creep of electroplated Sn and Ni-Sn coating on copper at room temperature by nanoindentation

Sn and Sn-based alloy coatings (such as Ni-Sn) are important electrode materials in lithium ion batteries. The mechanical performance of such coatings is essential because they undergo severe volume change induced stress during charge-discharge cycling. As Ni-Sn and Sn anode materials will operate for long periods under stress during charge-discharge cycling at or near room temperature time-dependent relaxation mechanisms such as creep may take place. In this study, the nanoindentation creep of these materials at room temperature (RT) has been investigated. It was found that the creep very easily reaches exhaustion for Ni-Sn and the copper substrate even at high load holds and thus both exhibit a high stress exponent. For low melting temperature material such as Sn the behaviour is different; the stress exponent obtained at RT is around 3 to 8 which is consistent with conventional creep tests. The creep behaviour of an as-deposited polycrystalline Sn thin film with a rough surface strongly depends on its microstructure which makes the nanoindentation creep analysis much more complex than in single crystal materials or polycrystalline bulk materials with large grain size. The microstructural influence on creep mechanisms in Sn films is highlighted in this paper.     

Sn-Cu-Ni焊点纳米压痕试验分析

为研究金属间化合物与无铅焊点力学性能之间的关系，采用纳米压痕法测定了Sn-Cu-Ni焊点中金属间化合物及钎料基体的弹性模量和压痕硬度等力学性能参量．结果表明，Sn-Cu-Ni焊点中（Cu，Ni）6Sn5金属间化合物的弹性模量为113．2GPa±4．8GPa，压痕硬度为5．59GPa±0．32GPa，均与钎料基体有较大差...     

无铅焊点及其内部金属间化合物的力学性能研究

采用纳米压痕技术对无铅焊点(Sn3.0Ag0.5Cu、Sn0.7Cu和Sn3.5Ag)及其内部界面金属间化合物(intermetallic compound,IMC)的力学性能进行测试。根据实际工业工艺流程制备无铅焊点试样;利用接触刚度连续测量(CSM)技术对焊点及内部IMC层进行测试,得到IMC层及无铅焊点的弹性模量、硬度等力学性能参数,并根据载荷-位移曲线的保载阶段确定蠕变应力指数。结果表明,Sn0.7Cu的IMC层的弹性模量和蠕变应力指数为无铅焊点的2.03和6.73倍;对无铅焊点的可靠性评估中,将IMC层的影响考虑进去使得结果更为合理。