晶粒分布形态对焊趾短裂纹疲劳行为影响的模拟

焊接结构的疲劳裂纹常常萌生于焊趾局部。在复杂的冶金物理作用下,焊趾局部的微观晶粒尺寸及其分布形态呈现明显差异性。为了探究晶粒分布形态对焊趾短裂纹疲劳行为的影响,针对十字焊接接头试件,对焊趾局部的不同区域进行了金相检验,获得粗晶区和细晶区的平均晶粒尺寸,构建了虑及晶粒分布形态的二维代表性体积单元(RVE)模型,基于FIP参量和McDowell模型实现了不同晶粒分布形态对焊趾短裂纹的成核与疲劳扩展行为的模拟,结果表明,微观晶粒尺寸和取向是焊趾短裂纹成核行为的重要影响因素;晶粒分布形态对短裂纹的早期行为影响较小,但在裂纹扩展至某个阈值长度之后,影响逐渐显著;一般情况下,细晶到粗晶的过渡方式可降低短裂纹的扩展速率。     

晶粒尺寸对TC4钛合金超塑性行为及变形机理的影响

研究了不同晶粒尺寸(2,8,18μm)T℃4钛合金在温度860～950℃和应变速率5×10-4～5×10-3S-1条件下的超塑性拉伸变形行为及组织演变,分析了晶粒尺寸对该合金超塑性变形行为及变形机理的影响.结果表明:在温度890℃、应变速率5×10-4S-1的变形条件下,细晶(2μm)合金超塑性变形的断后伸长率高达1 300%,而粗晶(18μm)合金的仅为450%;细晶(2～8μm)A金超塑性变形后,平均应变速率敏感指数m值在0.50左右,晶粒保持较好的等轴状,在α/α仅晶界、α晶内均未观察到明显的位错,在α/β晶界附近发现少量的位错;粗晶(18 μm)合金超塑性变形后,m值仅为0.30,晶粒等轴程度下降,在α/α晶界及α晶内均发现大量位错,且在α晶内发现亚晶.     

基于晶界迁移率与晶界能各向异性的晶粒生长元胞自动机模拟

基于晶粒长大的理论模型,结合曲率机制与概率性转变规则,建立了晶界迁移率与晶界能各向异性条件下的二维元胞自动机模型,利用该模型对晶粒等温条件下的生长过程进行了模拟,分析了晶粒长大的组织演变与动力学特征、晶粒尺寸和晶粒边数的分布,对比了晶界迁移率各向异性、晶界能各向异性对晶粒生长的影响。结果表明:晶界迁移率与晶界能各向异性条件下晶粒形态演变遵循晶粒正常长大的规律,相对晶粒尺寸偏离正态分布,晶粒边数分布不具有时间不变性特点,小角度取向差三叉晶界平衡角偏离120°;与各向同性相比,晶界迁移率与晶界能各向异性条件下晶粒的生长速率明显减慢,单独考虑晶界迁移率各向异性对晶粒生长的影响不大,晶界能各向异性对晶粒生长的影响大于晶界迁移率各向异性的影响;模拟结果符合晶粒生长动力学理论和相关文献的结论。     

氧化铝晶粒表面在CaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃非均匀晶化形核时的作用研究

抛光的氧化铝晶体表面在玻璃熔融温度和CaO－Al2O3－SiO2（CAS）系玻璃长时间作用下,表面上的几何缺陷全部消失,只剩下结构缺陷,通过DTA、XRD、SEM和EDAX研究,发现在同样的热处理制度下,从CAS系玻璃相接触的氧化铝晶体表面处生长出来的晶体层很薄,且主要是由氧化铝晶粒组成;而从玻璃表面处生长出来的晶体层却很厚,且呈均匀的细柱状晶分布,说明玻璃表面处的非均匀形核速率和生长速率大于风化铝晶体表面处的非均匀形核速率和生长速率,非均匀形核的主要位置是表面处的结构缺陷．形核速率更动力学势垒△GD的影响较大,而受热力学势垒W*的影响较小。氧化铝晶粒不能作为CAS系玻璃晶化时的异质晶核使用。     

强塑均衡金属材料精准设计及制备

由于长期存在的强度-塑性矛盾,开发强塑均衡的金属结构材料一直是结构材料领域追求的目标和研究热点.微观组织精准调控为强塑均衡金属材料的设计提供了有效的方法.系统梳理近年来国内外基于晶粒微观组织精准调控的强塑均衡金属材料设计策略的研究进展(涵盖均质纳米晶/超细晶结构、异质结构和梯度纳米结构);详细介绍晶粒调控与其他强塑化方法结合的强塑均衡协同设计策略及上述微观结构的制备方法;最后对该领域面临的一些挑战和亟待解决的问题进行讨论和展望.     

晶粒尺寸对低层错能Fe-Mn-Si-Al奥氏体合金钢准静态力学性能的影响

在不同温度(700,730,800,900,1 000,1 100,1 200℃)下对低层错能Fe-29.8Mn-5.0Si-1.7Al合金钢冷轧板进行退火处理,研究了原始奥氏体晶粒尺寸对其准静态力学性能和变形过程中相变行为的影响规律。结果表明:随退火温度(高于730℃)升高,合金钢发生明显静态再结晶,晶粒尺寸增加,组织均为单一奥氏体;再结晶退火合金钢在拉伸变形过程中均发生ε马氏体相变,细晶(奥氏体晶粒尺寸小于21μm)有助于合金钢获得高屈服强度和高抗拉强度,粗晶(奥氏体晶粒尺寸大于90μm)内部形成了均匀分布且相互交截的多变体ε马氏体,有利于提高其塑性。     

挤压轧制薄板过程中AZ31镁合金的组织演变

对挤压轧制薄板过程中AZ31镁合金的显微组织和晶粒取向差的变化进行了试验研究。结果表明:AZ31镁合金铸锭经挤压后,中部和边部晶粒尺寸相差很大,小角度晶界较少,中部和边部的晶粒取向差分布出现较大区别,但没有孪晶出现;经轧制后,出现了孪晶,且随着变形量的增大,孪晶数量增加,小角度晶界增多,中部和边部晶粒尺寸差距逐渐减小;退火后,孪晶等变形组织消失,形成均匀细小的等轴晶,小角度晶界减少,中部和边部晶粒取向差都在30°附近。     

X100管线钢焊接热影响区不同区域的显微组织与冲击韧性

采用Gleeble-3500型热模拟试验机在不同峰值温度下对X100管线钢进行单道焊热模拟试验,研究了X100管线钢热影响区粗晶区(峰值温度1 300℃)、细晶区(峰值温度950℃)、临界区(峰值温度850℃)和亚临界区(峰值温度650℃)的组织和冲击韧性。结果表明：粗晶区的奥氏体晶粒严重长大,晶界处存在块状马氏体-奥氏体(M-A)组元,与母材相比,其冲击吸收功下降了42.6%;细晶区的晶粒发生完全再结晶,晶粒尺寸均匀,晶粒中弥散分布着点状M-A组元,冲击吸收功损失不大;临界区的晶粒发生部分再结晶,晶粒大小不一,冲击吸收功下降了16.4%;亚临界区经历了一次短时高温回火,冲击韧性与母材相比变化不大。     

大变形异步叠轧制备超细晶铜材叠轧过程组织演变研究

采用大变形异步叠轧的方法制备超细晶铜材,从宏观上研究异步叠轧组织变化过程.分析研究表明：轧制过程原始等轴晶粒在板面方向上被压扁并延展,当变形量大到一定程度,部分压扁的晶粒碎化;原始等轴晶纵向在轧制过程中晶粒由等轴晶逐渐被拉长成纤维组织,随着应变量的增加,纤维组织逐渐变细长,部分纤维组织在进一步叠轧过程中断掉;横向上晶粒也是逐渐压扁拉长,同时晶粒内部以及晶界多处发生滑移（或兼有孪生）.异步叠轧过程中宏观的组织变化过程类似与同步叠轧过程.均匀的轧制组织再结晶退火后可以获得均匀超细晶,通过再结晶处理,可以获得晶粒尺寸在2μm以下的超细晶铜材.     

X80管线钢焊接粗晶区晶粒长大的动力学模型

采用热模拟技术研究了X80管线钢在不同焊接热循环条件下晶粒及第二相粒子的变化。结果表明：焊接粗晶区奥氏体晶粒尺寸分布均匀，平均为30～40μm，且当第二相粒子尺寸小、数量多时由于其对原始奥氏体晶界钉扎力大，所得晶粒尺寸较小。并以试验数据为基础，通过引入晶粒长大阈值，考虑了第二相粒子对奥氏体晶界钉扎作用的影响，建立了X80管线钢焊接粗晶区奥氏体晶粒长大的动力学方程。