多晶铜微小试样的ISDG试验

介绍了新近研制的用于测量微电子机械系统(MicroelectronicMechanicalSystem,MEMS)材料机械性能的单轴拉伸试验系统。拉伸试样的厚度只有200μm,试验段宽度为300μm,用有限元法模拟拉伸试验时试样的应力分布,分析试样几何形状参数对应力分布的影响并优化设计了试样,采用激光干涉应变计法测量试样应变,得到多晶铜试样的应力应变曲线。     

尺寸效应对小冲杆试验方法评价拉伸性能的影响

为探究尺寸效应对小冲杆试验结果的影响,对镍基合金Incoloy 800H和低合金钢3Cr1MoV开展不同厚度试样(100～500μm)的小冲杆试验,并通过Ludwig硬化模型和有限元方法构建不同试样厚度下的力-挠度曲线和真应力数据库。基于数据库和小冲杆试验曲线获取不同试样尺寸下的真应力-塑性应变曲线。在此基础上预测了材料的强度性能,并建立了试样尺寸和流动应力以及强度性能的关系。结果表明,Incoloy 800H的拉伸性能随着试样厚度的减小逐渐增加,而试样尺寸对3Cr1MoV的拉伸性能影响很小。就拉伸性能对厚度不同的依赖关系进行探讨,为小冲杆试验方法预测拉伸性能时试样厚度的选择设计提供了依据。     

国产奥氏体不锈钢06Cr19Ni10（S30408）拉伸试验研究

对国产奥氏体不锈钢06Cr19Ni10进行室温单向拉伸试验,研究了预应变量和变形速度等对材料强度、韧性等力学性能的影响。试验结果表明,不同预应变量及不同变形速度对材料的力学性能均有不同程度的影响。预应变处理能提高材料的屈服强度和抗拉强度,但同时会降低其塑性;提高拉伸速度能提高材料的屈服强度、降低抗拉强度、提高屈强比且能明显降低试样的断裂伸长率。     

影响高级别管线钢拉伸强度测试的因素

采用光学显微镜、拉伸试验机等对影响高级别管线钢X80、X100、X120拉伸强度测试的指标选定、试样尺寸和形状等因素进行了分析。结果表明:对于X80以上级别管线钢用Rt0.5已经不能准确表征材料的屈服强度,使用Rp0.2或Rt0.6作为材料的屈服强度更合理;圆棒试样直径越小,拉伸试验测定的Rt0.5、Rp0.2和Rt0.6及抗拉强度值越低;由于包申格效应的影响,X80和X100钢管横向拉伸试样宜采用圆棒拉伸试样,X120钢管横向拉伸试样采用矩形拉伸试样更合理。     

力学性能不均匀性对焊接接头三点弯曲试样塑性区发展规律的影响

利用弹塑性有限元方法对焊接接头试样在三点弯曲试验中塑性区的发展情况进行了计算。分析了不同的裂纹深度、强度组配，焊缝宽度以及不同位置裂纹的焊接接头试样对塑性区形状发展的影响规律。分析结果显示，不同强度组配和几何特征的焊接接头试样对裂纹尖端塑性区的发展规律有较大的影响，由于裂纹尖端拘束程度的不同会造成塑性区的形状和尺寸的改变，因此在做焊接接头试样三点弯曲试验时，可能会得出与均质材料试样不同的驱动力曲线     

氢对304L奥氏体不锈钢力学性能的影响

对304L奥氏体不锈钢试样进行了一系列的电解充氢试验,并对充氢试样进行了拉伸和冲击试验。结果表明:在20 mA.cm-2的电流密度下充氢96 h后,304L不锈钢中的氢含量为14 mg.kg-1,材料强度、塑性和韧性均有一定程度的降低;充氢后拉伸试样断口表层由充氢前的韧性断裂转变为由氢导致的脆性断裂。     

热机疲劳加载后316L拉伸性能与剩余疲劳寿命预测方法

研究热机疲劳载荷下不同疲劳周次和应变幅值对316L后续拉伸性能的影响，使用金相显微镜和扫描电子显微镜对断口以及断口附近表面形貌进行分析，并使用透射电镜观察不同疲劳周次下的位错结构，最后基于拉伸性能提出剩余疲劳寿命预测方法。结果表明，热机疲劳周次和应变幅值对拉伸性能的影响趋势明显不同，热机疲劳周次对拉伸性能的影响显著大于应变幅值的影响。热机疲劳周次和应变幅值的增加导致试样表面出现明显的宏观裂纹，材料韧性下降，在热机疲劳周次达到50%N_f之后，试样的断裂模式由单纯的韧性断裂转变为混合断裂，热机疲劳过程中的位错结构演化是导致材料强度增加的主要原因。基于均匀延伸率、延伸率、均匀拉伸塑性应变能以及拉伸塑性应变能对剩余疲劳寿命进行预测，其中基于均匀拉伸塑性应变能的预测结果最为准确。     

塑性预变形对316L奥氏体不锈钢氢脆的影响

对316L奥氏体不锈钢板试样进行不同程度的塑性预变形,通过电化学充氢及拉伸试验,研究了塑性预变形对316L奥氏体不锈钢氢脆的影响。结果表明:随着塑性预变形量的增大,316L不锈钢的屈服强度和抗拉强度均有提高,但塑性降低;充氢后316L不锈钢的强度变化不大,但塑性进一步降低,充氢导致了316L不锈钢发生塑性损减,且随着塑性预变形程度的增大,氢致塑性损减的程度也增大,塑性预变形导致材料的氢脆敏感性增大。     

预应变对管线钢低温断裂韧度影响研究

油气管线无论是在安装还是在服役过程中,都会不可避免地产生大塑性应变(即预应变).为了研究预应变对材料力学性能和断裂韧度的影响,对X80管线钢原材料和塑性变形材料分别进行不同温度下的拉伸试验和断裂韧度试验,并对试样断口形貌进行分析.试验结果表明,温度对管线钢的断裂韧度具有显著作用,钢材的断裂韧度随着温度的降低显著减小,断裂方式也由延性断裂转变为脆性断裂;拉伸预应变因工作硬化提高了钢材的屈服强度与抗拉强度,而压缩预应变因包申格效应降低了钢材的屈服强度与抗拉强度,但两者都降低了钢材的塑性及断裂韧度,进一步增加脆性断裂发生的概率.因此,在管道设计、选材、安全分析及评定时,应充分考虑温度和预应变对管线钢断裂行为的影响.     

X70抗大变形管线钢焊接接头的组织与力学性能

采用三种不同的焊接工艺对X70抗大变形管线钢进行焊接试验,通过组织观察、拉伸及冲击试验分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:采用GMAW焊接的试样,其焊缝金属主要由针状铁素体和少量准多边形铁素体组成,热影响区组织为粗大的粒状贝氏体和少量准多边形铁素体,具有较高的强度和韧性,但塑性变形能力较差;采用GMAW+FCAW焊接的试样,其焊缝主要由针状铁素体和少量准多边形铁素体组成,热影响区为粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体,具有很高的屈强比;采用SMAW+FCAW焊接的试样,其焊缝主要为粗大的多边形铁素体,热影响区为准多边形状铁素体和贝氏体,焊缝硬度低于热影响区和母材的,其焊接接头具有优良的强度和韧塑性,同时具有较高的抗变形能力。     

30408不锈钢焊缝高温下力学性能研究

采用氩弧焊(GTAM)打底、手工电弧焊(SMAW)填充及盖面的焊接方法,对接焊接30408奥氏体不锈钢板,以测试母材和带焊缝材料的拉伸性能。结果表明,两种拉伸试样在500℃和600℃温度下均为延性断裂,而在700℃时带有焊缝的试样发生脆性断裂。此外,两种试样温度越高,强度和塑性越低。在500℃时,母材和带焊缝试样的拉伸强度和拉伸应变分别约为405MPa和380MPa以及0.42和0.34;在700℃时,母材和带焊缝试样的拉伸强度和拉伸应变分别约为220MPa和180MPa以及0.26和0.11。     

LD10合金高温力学性能及断裂特性分析

用高温短时拉伸试验分析了LD10合金的高温力学性能，同时还利用扫描电镜分析了每个温度拉伸试样断口的显微组织和断口形貌。结果表明：LD10的高温强度在470℃前遵循常规的温度强度关系，即温度升高，强度降低；塑性指标在470℃之前随着温度的升高而增大，但在500℃左右材料的塑性大幅度下降。各温度点的显微组织表现为α相基体中分布着较多椭圆形相和多角块状相，不同温度点这些相的形状、大小和数量不同。断口的宏观特征表现为韧性断裂和脆性断裂特征共存的现象。     

6063铝合金在不同应力状态下的变形及损伤行为

用平板拉伸、缺口拉伸、剪切试验结合断口形貌观察及有限元模拟等方法,对6063铝合金在三种不同应力状态下的变形及损伤行为进行了研究.结果表明:在不同应力状态下该合金的变形及损伤行为存在明显的差异,剪切时材料的断裂应变远大于平板和缺口拉伸时的,而缺口拉伸时材料的屈服强度及峰值应力大于平板拉伸时的;平板拉伸时试样为拉剪混合型断裂,断口由一定比例的韧窝和剪切平面组成;缺口拉伸时试样有明显的颈缩,断口以韧窝为主;剪切断口以剪切平面为主;损伤行为的有限元模拟结果与试验结果吻合较好.     

钢的回火与强度塑性的配合

淬火后回火是最常用的热处理工艺之一。然而,钢的强度与塑性常常随回火温度——时间参量的发言改变而向相反的方向变化。必须指出,这些强度与塑性值通常是由光滑试样单向拉力试验得来的,一个机械零件的实际承载能力或寿命往往既不单纯取决于材料的强度,也不单纯取决于塑性,而是根据服役条件决定于两者的合理配合。本文提供了几种结构钢淬火成为金属马氏体后回火对某些机械性能参量影响的研究结果。这些参量更接近于表征一些典型钢种的实际承载能力或服役寿命。它们包括：一次加载时的失效抗力：带有不同应力集中直至一个实际裂纹的极限拉伸强度,缺口敏感度,断裂韧性和冲击韧性。循环加载下的失效抗力：光滑与缺口试样的疲劳极限,过载持久寿命,重复冲击持久寿命,裂纹产生的应力循环次数及裂纹扩展速率。试验结果表明,几乎所有这些参量均在一定的回火温度下出现高峰、低谷或饱和拐点,它们反映了给定材料的强度与塑性之间的一种适当的配合关系,当服役条件改变时这些转折回火温度则向一定的方向转移,要求新的配合。从而为选择回火温度提供一些依据。通过回火转变的高压电镜薄膜透射研究,显示了不同回火温度下所发生的组织变化,为这些表征参量的变化提供了部分内在的联系数。     

防止弯曲试验试样移位的方法

压力容器焊缝的机械性能通常由与之同时施焊且探伤合格的试板来代表,试样的拉伸、弯曲、冲击测试数据被视为容器的机械性能指标。对试样的机械性能测试尤其是弯曲试验必须予以充分的重视。我厂生产的各类消毒器,属于一类压力容     

离子氮化工艺及性能试验

本文总结了40Cr,45~#,18CrNiW,18CrMnTi,20CrMo,38CrMoAl 及球铁等材料采用不同温度,和保温时间氮化工艺试验。结果表明氮化层表面硬度梯度随氮化温度时间的变化规律;以及不同氮化工艺对材料机械性能的影响。说明只要氮化温度不超过予处理回火温度,则材料强度指标不变。虽然高硬度的氮化层使材料表层塑性有所损失,但并不影响实际使用性能。本文还对40Cr,18CrNiW,18CrMnTi 三个钢种离子氮化前后及渗碳状态的试样弯曲旋转疲劳试验进行分析和探讨,实验表明离子氮化能显著提高材料疲劳强度,并大大减小材料的缺口敏感性。列举了离子氮化的实际应用情况.     

CR1500HF热成形钢U形件不同位置的高速拉伸性能及其有限元模拟

在CR1500HF热成形钢U形件不同位置取样,进行应变速率在1～500 s-1的拉伸试验,研究了不同位置拉伸性能的差异和应变速率对热压成形件拉伸性能的影响;建立材料拉伸有限元模型,模拟分析了该钢的高速拉伸性能和拉伸试样加持端应力分布.结果表明:该热压成形U形件侧壁位置的抗拉强度和屈服强度低于法兰和底部位置,在进行碰撞分析时需考虑部分位置因冷却不足强度降低的影响;随着应变速率的增加,U形件不同位置的屈服强度和抗拉强度均增大;由拉伸有限元模型模拟得到的真应力-真塑性应变曲线与combined S-H本构模型拟合得到的曲线吻合较好,应变速率1,500 s-1下真应力均方根误差分别为19.98,39.48 MPa;高速拉伸过程中拉伸试样夹持端大部分处于弹性变形阶段,应变片粘贴位置距试样圆弧处的距离应大于19 mm.     

梯度过渡层对异质树脂材料并联结构拉伸强度和延性的影响

选择弹性模量依次减小的7种树脂材料,利用多材料喷射打印技术制备由最大和最小弹性模量材料并联形成的具有4种界面结构的拉伸试样,界面结构分别为无过渡层、宽度3 mm均质过渡层(由弹性模量居中的1种材料组成)以及宽度分别为3,5 mm的梯度过渡层(由另外5种材料组成),分析了其界面成形质量及拉伸性能.结果表明:无过渡层试样的界面处存在纹道和较多孔洞,成形质量较差;添加均质过渡层后,界面缺陷减少,拉伸强度略微增大,但是断裂应变降低了14.8％;添加梯度过渡层后,界面成形质量进一步提高,拉伸强度略微增大,延性明显提高,含宽度3,5 mm梯度过渡层试样的断裂应变分别比无过渡层试样提高了10.6％,37.9％.     

轧制差厚板变厚度区的应力应变关系表征

针对轧制差厚板几何形状不均匀、力学性能不均匀的特征,设计了适用于差厚板的单向拉伸试样,并加工等宽度试样用作比较。结合数字散斑技术对两种拉伸试样进行单向拉伸试验,结果表明新型差厚板拉伸试样变形更加充分,应变分布更加均匀。通过计算获得差厚板变厚度区材料的真应力-真应变曲线,利用插值法构建差厚板材料模型。将材料模型用于差厚板试样的单向拉伸数值模拟中,发现数值模拟和试验获得的试样应变分布及力-位移曲线吻合程度较高,与试验相比模拟所预测的试样断后伸长率略低,误差范围为9.0%～14.0%。结果表明,数值模拟与试验具有良好的一致性,材料模型的准确度较高,具有实用性。新型拉伸试样同时考虑了差厚板厚度不均匀和力学性能不均匀的特性,通过一次拉伸试验即可获得变厚度区任意位置处的真应力-真应变曲线,对差厚板力学性能和后续加工工艺研究具有实际价值。     

不同应变速率下D1车轮钢的拉伸性能与断口形貌

在不同应变速率下对D1车轮钢进行准静态和动态单轴拉伸试验,研究了应变速率对其拉伸性能的影响,并对断口形貌进行了分析。结果表明:D1车轮钢呈现出一定的应变速率敏感特性,其屈服强度和塑性流动应力均随着应变速率的增大而增大;取样方向对车轮钢的力学性能几乎没有影响;其拉伸断口具备明显的纤维区和剪切唇特征,但放射区特征不明显;准静态拉伸试样为韧性断裂机制,而动态拉伸试样则呈现出准韧性断裂机制。