扭转热变形对7A04铝合金织构的影响

用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为440℃、扭转速率为0.01 s~(-1)(8×10~(-3)rad/s)条件下对挤压态7A04铝合金试样进行高温扭转试验,通过EBSD技术,分析概括合金在不同变形区域中晶粒分布、晶界取向角、取向线等的演变规律,并绘制其扭转变形前后主要取向线在欧拉空间中的位向变化。结果表明:原始材料平均晶粒尺寸为84.64μm,纤维区、椭圆区和等轴区各为96.52、46.53、24.38μm,其对应的平均晶粒取向角为11.08°、7.84°、14.22°、18.12°;经扭转变形后,原始材料的取向线发生了一定规律性的位置变化,且织构发生显著弱化。     

7055-T6I4铝合金动态冲击性能及显微组织演变分析

旨在填补7055铝合金宽温度和宽应变率范围动态冲击的显微组织演变机制的不足,基于较宽温度和应变率范围的霍普金森压杆动态冲击试验,对7055铝合金动态力学性能及动态冲击后试样的SEM和TEM显微组织进行研究,分析温度和动态冲击应变率对7055铝合金组织与性能的影响。结果表明:低温环境下,随着应变率不断增大,7055铝合金的金相组织演变过程均存在绝热剪切带,其内部存在汇聚型微裂纹;随着温度升高,7055铝合金的动态冲击变形组织并未呈明显绝热剪切带,多以扭曲形变带形式存在;温度低于220℃,7055铝合金的TEM显微组织主要以不稳定的η′析出相为主,其数量和密度与温度有明显负相关。     

2519铝合金第二相对靶材高速冲击变形的影响

利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了2519铝合金靶板在高速冲击变形过程中形变组织及第二相颗粒的演变特征。实验表明,在高速冲击塑性变形中,对于纳米级的针状Al2Cu弥散相,因局部较高塑性变形导致的温升使其部分发生回溶现象;而微米级的球形或准球形Al2Cu第二相粒子因在冲击过程中不易塑性变形,导致局部应力集中,可促使冲击微裂纹萌生和早期扩展。     

镁合金温变形后的组织与性能

研究了镁合金(Mg-3Al-lZn)铸棒在不同变形温度和变形程度下的组织演变过程和再结晶行为,并对不同变形条件下试样进行拉伸试验。结果表明:通过挤压变形及动态再结晶,可以显著的细化镁合金的晶粒,其晶粒尺寸可由铸态的约100μm减少到5μm;随变形温度的升高,合金的抗拉强度下降,到一定温度后,趋于稳定;在相同的变形程度下,随着变形温度的升高,晶粒有长大的趋势。     

弹丸侵彻多层异质复合靶板中装甲钢变形细观和微观机理研究

为研究多层异质复合靶板中装甲钢排布位置,对其塑性变形微观机理及受力状态的影响规律,开展了不同结构方式复合靶板抗侵彻试验。基于金属材料学理论,对复合靶板中装甲钢弹孔塑性变形微观机理进行研究,分析了装甲钢弹坑表面硬度分布及组织演变规律,利用数值模拟研究弹丸侵彻装甲钢过程力学行为与变形机理的内在联系。研究结果表明：波阻抗匹配由高至低,弹丸冲击应力波在层间界面反射形成拉伸波,产生裂纹扩展,降低弹丸侵彻阻力;绝热剪切带内部受温度以及挤压载荷影响,产生高硬度细化马氏体晶粒,抑制塑性变形向内延伸;装甲钢背板强度及刚度越高,对装甲钢塑性变形产生位错运动的阻碍作用越强,有利于提高弹丸开坑阻力。     

深水爆炸下凸型加筋锥柱壳结构的破坏模式

水深是深潜装备在水中爆炸时结构动态响应的重要影响因素,深水爆炸条件下深潜装备结构的动态响应是深潜装备防护设计的重要基础。以典型深潜装备的防护需求为背景,研究加筋锥柱凸结构在深水爆炸载荷下的破坏模式。进行500 m水深范围内加筋锥柱凸结构的爆炸实验,并利用ABAQUS数值仿真方法得到了多种工况下结构的动态响应过程。根据结构变形量和破坏程度,获得了加筋锥柱凸结构包含肋间壳板凹陷变形、壳板与肋骨协同变形和压溃撕裂破坏的3种破 坏模式,揭示了不同破坏模式之间的演变与转化机理。结果表明：随着水深、冲击因子的增加,加筋锥柱凸结构的变形破坏结果更加严重,破坏模式的演变与转化过程更加复杂。     

铝合金薄壁圆管动态膨胀剪切断裂的实验研究

采用电磁驱动金属圆管膨胀技术对6063薄壁铝合金圆管的动态膨胀断裂过程进行实验研究,圆管膨胀速度可达140~200 m/s,应变率为4 500~6 500 s-1,并对剪切局域化形成过程、应变率影响及试样温升等进行讨论。结果表明:铝合金薄壁圆管动态断裂经历了均匀膨胀、剪切局域化变形及裂纹沿剪切局域化带发展过程,剪切局域化变形带与圆管径向呈45°或135°的分布。分析表明:碎片特征尺寸随加载率提高而减小,断裂应变随着加载率提高而增大。     

高速冲击下材料的增塑效应、变形形态及性能

本文利用透射式电子显微镜研究了35CrMnSi、4Cr5MoVSi钢和粉末冶金高强度低塑性钨合金W-7Ni-3Fe制成的模拟弹侵彻穿甲后的显微组织。提出某些静态脆性材料在高速冲击下显现出明显的增塑效应。并认为高速冲击下材料的塑变机制不同于静态的位错滑移机制,关于材料的动态塑性流变机制,还有待进一步深入细致的研究。本文还将金属高速冲击下的塑变形态分为热塑性失稳(绝热剪切)和均匀塑性流变二种,利用穿甲试验证明前者是有害的变形,而后者是有利的。此外,本文还试图根据塑性流变机制的改变提出村料动态与静态性能研究的“分界应变率”(10~3秒~(-1)～10~4秒~(-1))供讨论或参考。     

新型稀土6063铝材热加工性能研究

采用高温拉伸、高温压缩试验方法,对新型稀土6063铝合金半连续铸造锭坯材进行热变形加工性能研究。通过拉伸变形抗力、伸长率、压缩变形量、冲击速度的测量比较,以及两类试验试样的形貌、形态观察对比,确定新型稀土6063铝合金半连续铸造锭坯材最佳热挤压加工温度区间为450~480℃;实施大变形、高速挤压与在线连续淬火工艺,最佳热挤压温度区间应控制在430~480℃。     

聚脲金属基复合结构在低速冲击下的动态响应研究

为探讨聚脲金属复合结构在低速冲击下的动态响应,基于霍普金森杆发射系统驱动圆柱形子弹对聚脲和铝板组成的方形板件,进行了10~17 m/s的低速冲击试验,其中试件包括单一铝板、涂层结构和三明治结构3种配置,并保持了相同的面密度(1.49 g/cm2)。从受冲击面破坏形貌、剩余变形和变形时程等方面对试验结果进行了分析。结果表明,聚脲层涂覆在受冲击侧可以有效缓解有棱冲击体带来的应力集中现象,具有相同面密度的纯铝板结构比背面涂层结构和夹层结构具有更强的抗局部剪切能力和抵抗变形能力。     

高速冲击载荷下钨骨架/Zr基非晶合金复合材料的变形特征

利用自制高速冲击加载试验装置研究了钨骨架／Zr基非晶合金复合材料的室温变形特征。该复合材料在高速冲击载荷作用下的变形特征主要包括钨骨架碎化、Zr基非晶合金软化且沿钨骨架变形的方向发生流动。在剪切断裂面上不同变形带之间有明显的交界线，这些交界线形成剪切带和裂纹。     

Al-Cu-Mg合金中位错与S相的相互作用

为了研究含第二相的铝合金塑性变形的微观机制,用透射电子显微术研究了过时效Al-Cu-Mg合金在静载拉伸过程的塑性变形时位错与S相(Al2CuMg)沉淀物的相互作用。研究结果表明,在外加应力作用下,首先沉淀物与α-相基体间的相界释放出位错,同时,α-Al母体中的运动位错向着沉淀物运动,随后,这些运动位错在沉淀物前与沉淀物相界释放出的位错相互作用形成位错缠结,故此塑性变形过程可称为位错缠结机制。该研究结果说明,Al-Cu-Mg合金中S相的存在,对位错的运动和塑性变形有很大的阻碍作用,因而能明显增加材料的流变应力和加工硬化能力。     

CVD-W的晶界结构及其对塑性形变的影响

为研究化学气相沉积纯钨(CVD-W)的沉积组织生长对晶界结构的影响,以及晶界结构对塑性形变的影响;采用电子背散射技术观察CVD-W的微观组织,分析晶界结构;采用Hopkinson压杆系统进行高应变率压缩试验。结果表明:CVD-W具有显著的<001>晶粒择优取向,晶界呈现Σ3、Σ5等低重合位置点阵的晶界结构特征,其中Σ3具有最高的出现频率;其高应变下的屈服应力明显低于其他制备方法获得的纯钨材料。研究认为由于CVD-W在界面上具有较多的重合位置,晶界处晶格吻合较好,畸变程度低,界面能较低,而且由于低ΣCSL晶界特点,晶界多是由位错构成的;另外晶粒的择优取向使晶粒间在较低的应力下协调形变,因此CVD-W在较低的应力下即可发生塑性形变。     

制备7075铝合金厚板的复合变形模式

提出了一种制备7075铝合金厚板的多向锻造后再轧制的复合变形模式.结果发现,在250～350℃范围内,应变率为0.1s-1的条件下,经过多向变形后(变形系数达21.5),再进行轧制变形(变形系数达10.5),可使7075铝合金获得2～3μm的细晶组织.大变形条件下应变诱导高能位错区的形成及演变成再结晶核心是晶粒细化的组织特征;微细二相粒子对细晶组织的稳定极为重要.     

2024铝合金挤压过程动态再结晶问题的研究

通过显微分析,研究了2024铝合金挤压过程中的动态再结晶问题。研究结果表明,该合金在热挤压过程中,由于剧烈的剪切变形,使得挤压制品周边金属中储存了大量畸变能,位错密度提高,且加剧了第二相粒子的偏聚和形变热效应,从而在制品边部金属中促使亚动态再结晶的发生;所产生的不稳定的再结晶组织是挤压制品粗晶环缺陷形成的根本原因。     

Ti6321钛合金在Taylor杆冲击下的动态断裂微观组织观测

通过固溶处理获得近α型Ti6321钛合金的双态和魏氏组织,研究不同组织对材料在Taylor杆冲击条件下动态损伤和断裂行为的影响。利用Taylor杆对材料进行动态加载,弹体的撞击速度范围为146~228 m/s,结合光学显微镜、扫描电子显微镜和定量金相表征方法对其微观组织演化进行观察分析。结果表明：双态组织的Ti6321合金具有更好的抗冲击性能;双态组织和魏氏组织试样在加载后的显微组织均发生了明显变化,随着冲击加载速度的增加,双态组织的初生α晶粒尺寸由25.3 μm减小至16.7 μm,次生α相和β相在载荷作用下变形、碎化;对于魏氏组织钛合金,次生α相沿受力方向显著拉长;观察断口可以发现,两种组织试样的断口均可以分为光滑熔融区和韧窝区,两个区域之间的界限并不明显;两种组织试样均发生了绝热剪切破坏,相比于魏氏组织,双态组织Ti6321合金具有较低的绝热剪切敏感性。     

Al2O3-弥散强化铜合金的退火行为研究

采用原位反应合成技术制备了Cu-1.12wt%Al₂O₃合金。通过力学性能测量、断口形貌观察及显微组织结构表征,系统研究了该合金的退火行为。结果表明：对冷拉拔变形量为50%的合金进行退火处理后,合金的硬度和强度均随着退火温度的提高呈缓慢下降趋势,合金韧性得到改善;合金表现为韧性断裂,且随着退火温度的升高,韧窝尺寸和深度增大,内部布满细小的纳米Al₂O₃颗粒;退火态合金位错密度低于冷拉拔态情形、中温退火（873 K）时合金组织以变形位错胞组织和位错墙为主,高温退火（1 223 K）后出现亚晶组织,偶可见亚晶合并、长大并发展成为原始再结晶核心的过程,但由于纳米Al₂O₃颗粒的钉扎位错作用和抑制再结晶效应,基体中仍未发现有明显的再结晶组织存在,合金展示出优异的抗高温软化性能。     

间断焊温度场的红外测量与研究

采用非致冷焦面红外热像仪对5A06铝合金加筋筒型结构角焊缝的间断焊过程进行实时测量和研究。根据热像仪测温原理,研究并发现热像图上目标发射率与辐射度呈指数衰减关系,并依此确定5A06铝合金的发射率。针对结构特殊性和拍摄角度等问题,通过热像图上像素距离和实际尺寸的比例关系,采用离散的方法建立若干局部坐标系对焊缝正面温度场进行空间还原,将热像图中的温度信息还原为试件实际位置的温度场分布,为残余应力和变形的计算和研究提供了依据。对比热循环曲线发现,间断焊中前段焊缝对后续焊缝有很好的预热作用,提高后续焊缝的峰值温度,并改善焊缝区的组织和性能,同时热影响区晶粒粗大且硬度较高。     

锆基多功能合金的动态压缩性能研究

利用分离式Hopkinson压杆装置研究锆基多功能合金的动态压缩性能,利用扫描电镜和能谱仪对动态压缩断口进行形貌观察和成分分析。结果表明:锆基多功能合金具有较低的应变率敏感性;合金动态压缩强度高达2 500 MPa,且随着应变率的提高,塑性变形量不断增大;动态压缩下锆基合金表现为脆性断裂,断口形貌包含剪切韧窝和滑移沟槽,断面上有部分区域发生了氧化反应。