U-Ti合金的动态力学性能

采用分段式霍普金森杆（SHPB）及材料试验机测试了3种时效状态的U-Ti合金在室温下的静动态力学曲线，采用扫描电镜分析了U-Ti合金动态压缩后的剪切断裂特征，采用XRD分析了动态压缩前后的结构变化。结果表明，3种状态的U-Ti合金都产生了应变速率强化效应；当应变速率约为2500s^-1时，U-Ti合金发生了剪切断裂；断口出现取向性的韧窝且在局部区域的韧窝非常细小，以及烧蚀变形。动态压缩使3种状态的U-Ti合金的晶粒取向改变。     

高应变率下U-5.7Nb合金的绝热剪切变形

利用分离式Hopkinson压杆实验和显微分析技术,研究了U-5.7Nb合金在应变率范围(102/s?104/s)内的变形特征和微观组织.结果表明:U-5.7Nb合金的动态屈服强度明显高于其静态屈服强度,表现出明显的应变率敏感效应;当U-5.7Nb合金应变率为4300/s,试件在应变达到64%时发生剪切破坏.材料内部形成了明显的绝热剪切带,剪切带在与压缩方向垂直的平面内呈环形,这与动态压缩过程中应力分布不均匀有关.     

受腐蚀亚共析铀铌合金的力学性能研究

利用加速腐蚀实验方法研究了腐蚀对一种亚共析铀铌合金拉伸性能的影响,并用SEM和EDS对拉伸试样的组织结构、成分、表面形貌和断口形貌进行了分析.腐蚀实验表明:随着腐蚀时间的增加,拉伸试样表面的腐蚀程度加剧,经过约180 d的腐蚀后,试样表面形成了腐蚀斑,其大小为50μm左右;力学拉伸测试表明:在实验范围内,合金的屈服强度和抗拉强度无明显变化,而试样的延伸率及断面收缩率则有下降的趋势.断口形貌表明,合金在实验范围内腐蚀后,其断裂方式仍以韧性断裂为主.此外,对引起合金力学性能变化的主要因素也进行了探讨.     

温度及加载速率对U-5.7%Nb合金变形行为的影响

研究了淬火和时效2种状态的U-5.7%Nb合金,从室温(20℃)~800℃温度范围的准静态拉伸性能,及合金的变形和断裂行为。结果表明,不论淬火或时效状态的U-5.7%Nb合金,当温度高于200℃后,合金在室温下表现出的二次屈服现象将完全消失,并在400℃温度附近发生脆化,在700℃温度附近表现出明显的超塑性,其中淬火态合金性能的变化尤为明显。并对准静态拉伸、Hopkinson拉伸及爆炸膨胀环3种加载速率下,时效态U-5.7%Nb合金的组织结构进行了对比分析。结果表明,以不同应变速率断裂的时效态U-5.7%Nb合金,断口中心部位的韧窝比边缘部位相对明显,Hopkinson拉伸断口的晶粒大于准静态拉伸断口的晶粒,爆炸速率断裂的合金断口有剪切断裂、边缘开裂及局部夹杂脱落的现象。     

碳含量对铀—钛合金高温拉伸性能的影响

测试了铸态高碳和低碳铀－钛合金从室温－800℃温度范围内的拉伸性能。结果表明,室温下低碳铀－钛合金的拉伸性能优于高碳铀－钛合金。随着温度升高,两种合金的强度下降;逆性在低于500℃时变化不大,高于500℃后随温度上升而增加,在700℃附近,高碳铀－钛合金的 性明显降低,而低碳铀－钛合金的逆性增长减缓,这是由于在该温度下,合金中产生了β相,此外,高碳铀－钛合金中存在较多的碳化钛夹杂物,也是导致其晶间强度下降的一个因素。     

温度对U-2.5%Nb合金力学性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金在-100～700℃温度范围内的力学性能。结果表明,合金的抗拉伸强度随试验温度上升呈下降趋势,其塑性在600℃以下温度并非单调变化,而是在500℃附近延伸率和断面收缩率分别出现极小值,合金拉伸断口与室温(20℃)相比具有明显的沿晶断裂特征。试验温度高于600℃后,合金塑性明显升高。热处理后的该合金加热至500℃经保温并冷至室温后,合金的冲击韧性有所降低。在-100℃～室温的温度范围,合金的冲击韧性随试验温度的降低而下降,并在-30～-10℃的温度范围发生韧脆转变。当温度低于-30℃后冲击韧性下降趋势明显减缓,合金冲击断裂面颗粒高低不平,具有准解理断裂特征。     

U-5.7Nb合金绝热剪切带微观组织结构特征

利用SHPB实验装置对U-5.7Nb合金帽型样品在室温下进行动态加载,获得U-5.7Nb合金绝热剪切带,采用激光共聚焦、SEM、纳米压痕以及TEM等测试方法开展了U-5.7Nb合金绝热剪切带内组织结构的研究。U-5.7Nb合金绝热剪切带宽约40μm,且呈现蚀刻"暗带";剪切带内微裂纹的萌生和扩展导致带内"破碎"等轴晶特征组织的出现;剪切带核心区域出现取向高度异性的纳米"晶畴"。剪切带内特殊的组织结构变化导致剪切带硬度与弹性模量的不同变化趋势。     

应变水平对锆合金动载下塑性变形机制的影响

基于实验设计研究了应变参数对锆合金动载下塑性变形机制的影响。通过控制应变速率,采用应变限位环的方法实现了锆合金高应变速率下应变参数的单一分离,应变速率为2300 s~(-1)时,获得了4个不同的应变水平:0.11、0.21、0.30、0.33。基于锆合金高应变速率不同应变下微观组织的表征,预测了应变参数对锆合金动载下塑性变形过程的影响。结果表明:形变带和转变带是锆合金不同应变阶段塑性变形的重要方式,形变带内部由严重变形的晶粒组成,而转变带内部主要由100~300 nm的细小等轴晶粒组成。在变形初始阶段,锆合金变形以柱面滑移和锥面滑移为主,以孪生为辅;随着应变的增加,位错持续增殖,位错的塞积导致应力增加,直至最大抗压强度;当应变达到一个临界值时,形成形变带;随应变继续增加,形变带发生动态再结晶,演化为转变带;应变继续增加,便会在剪切带内部诱发微空洞、微裂纹,直至材料断裂。     

偏共析U-Nb合金的变形及应变回复行为

对U-Nb合金施加不同程度的预应变后,利用自制的变形测量装置研究该合金在加热时的应变回复行为,结合透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪等对U-Nb合金的变形机制及形状记忆效应进行探讨。结果表明:高密度的孪晶组织在变形时的相互吞并、长大及择优取向是该合金在形变初期的主要变形机制,并认为U-Nb合金具有显著的形状记忆效应(SME),在加热过程中,其最大应变回复量可达3.2%,升温时粗大的孪晶组织通过逆相变重新取向和分解是导致该合金具有形状记忆效应的主要原因。