导师制在金属材料专业本科生创新能力培养的实施探索

本科生导师制在本科生创新实践能力培养过程中发挥着重要的作用.在本科生导师制的培养模式下,许多本科生的学习、科研以及创新实践能力方面都取得了良好的成效.为了提高金属材料专业本科生的创新实践能力,文章根据金属材料专业特点进行了本科生导师制在金属材料专业本科生创新能力培养过程的实施探索,并提出了本科生导师制实施的一些举措.     

热变形参数对47Zr-45Ti-5Al-3V合金β→α相转变的影响

采用Gleeble 3500热模拟实验机和D/MAX-2500/PC型X射线衍射仪研究了热变形参数对47Zr-45Ti-5Al-3V合金β→α相转变的影响。结果表明,在850℃固溶处理后,该合金发生完全再结晶,再结晶晶粒尺寸为224μm,合金的组织由单一β相组成。在α+β两相区热变形过程中,该合金将发生β→α相的转变,其相变行为依赖于应变速率和变形温度。在低应变速率变形时,该合金发生了β→α相的转变;而在高应变速率变形时,该合金发生α→β相转变。在低温高应变速率变形时,该合金中析出的α相为针状。随变形温度的升高和应变速率的降低,针状α相发生球化,而且球状α相的体积分数逐渐增加。当变形温度为600℃和应变速率为10~(-3)s~(-1)时,针状α相完全球化。     

等温条件下Ti-1300合金亚稳β相的分解动力学

通过高精度膨胀法研究了固溶态Ti-1300合金在400～700℃等温条件下相变动力学。研究表明：固溶态Ti-1300合金中亚稳β相的分解动力学可用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程表征,并获得400～700℃温度范围内JMA方程的特征参数K和n,一定程度上反映了合金中亚稳β相的分解机制。当Ti-1300合金在400～420℃时效时,亚稳β相的分解方式主要为β_m→β′+β→α+β;当合金在500 ～700℃时效时,亚稳β相的分解方式主要为β_m→α+β;同时在等温条件下,时效初期α相的形核率较快,且含量迅速增加,后期达到一定量后保持稳定。根据计算和试验结果,得到了Ti-1300合金在500 ～700℃等温条件下亚稳β相的分解的TTT曲线,鼻尖温度约为600℃。     

47Zr-45Ti-5Al-3V合金的应力诱发马氏体转变行为研究

本文采用Gleeble 3500热模拟试验机和D/MAX-2500/PC型X射线衍射仪研究了亚稳态β相47Zr-45Ti-5Al-3V合金室温压缩变形过程中的应力诱发马氏体转变行为。结果表明,在压缩变形过程中,应力诱发马氏体的数量随应变速率和初始β相晶粒尺寸的降低而增加。随应变速率和初始β相晶粒尺寸的增加,应力诱发马氏体的触发应力逐渐增加,而抗压强度逐渐降低。加工硬化率随真应力的变化曲线可分为三个阶段,第二和第三阶段的加工硬化率随应变速率和初始β相晶粒尺寸的降低而增加。     

具有层片状α相组织的TB8钛合金热变形行为及本构方程

主要研究具有层片状α相组织的TB8钛合金在α+β双相区的热变形行为。结果表明,在应变速率为1s-1时,变形温度为650℃的流变曲线展现出连续的流变软化,当温度高于650℃时,流变曲线呈现出不连续屈服现象。不连续屈服现象随变形温度的增加和应变速率的降低而消失。当应变速率为0.001s-1时,750℃和800℃的流变曲线呈现出典型的动态再结晶特征。峰值应力σp,温度T和应变速率ε·三者之间的关系已通过Arrhenius-type本构方程进行表征,建立了材料常数α,A,n和Q值与真应变之间的关系模型,并分析了应变对α,A,n和Q值的影响。α值随真应变的增加而增加,而A,n和Q的值随真应变的增加而逐渐降低。实验应力值和预测应力值之间的相关系数和平均相对误差参数分别为0.945和9.08%。这表明本工作建立的应变补偿的热变形本构方程能够很好地预测具有层片状α相组织的TB8钛合金在α+β双相区热变形过程中的流变应力。     

锻态GH4169合金热变形本构方程及热加工图

目的 研究锻态GH4169合金的热变形行为,获得优化的热加工参数。方法 采用Gleeble 3500热模拟实验机对锻态GH4169合金进行不同工艺参数的热压缩实验,建立锻态GH4169合金的热变形本构方程,分析流变应力与热加工参数之间的关系。根据获得的流变应力–应变曲线建立锻态GH4169合金的热加工图。采用金相显微镜观察锻态GH4169合金变形后的显微组织。结果 锻态GH4169合金的应力随变形温度的增加和应变速率的降低而降低。基于锻态GH4169合金的热加工图可知,锻态GH4169合金可热加工的区域分别为987~1 027 ℃/0.026~0.01 s⁻¹和1 070~1 100 ℃/0.026~0.01 s⁻¹,最优热加工参数分别为1 000 ℃/0.01 s⁻¹和1 100 ℃/0.01 s⁻¹。通过金相组织结果分析可知,锻态GH4169合金无论在低温高应变速率条件下,还是在高温低应变速率条件下都发生了再结晶。对于热加工图中的流变失稳区,合金的动态再结晶主要与变形热有关。对于热加工图中可热加工的区域,合金的变形机制主要是动态再结晶。结论 通过对锻态GH4169合金热变形本构方程和热加工图进行研究,获得了锻态GH4169合金优化的热加工参数,可用于指导锻态GH4169合金的镦粗和环轧成形加工。     

Inconel 718高温合金等温压缩过程的组织演变及温度场模拟

采用Gleeble 3800热压缩试验机、Deform-3D有限元软件和光学显微镜研究了Inconel 718高温合金在950～1150℃温度范围和应变速率0.1～10 s^-1范围内的组织演变和温度场模拟。结果表明，在低变形温度和高应变速率下，初始阶段随着应变的增加，流变应力迅速增加到峰值。达到峰值应力后，流变曲线呈现出明显的流变软化现象。在低变形温度、高应变速率下，产生的变形热较大，合金易于发生动态再结晶，且动态再结晶程度较高，晶粒尺寸较小。当应变速率降低，变形热也逐渐降低，合金内部动态再结晶的晶粒体积分数减少。在变形温度为1100℃和应变速率为0.1 s^-1时，合金发生完全动态再结晶。基于Deform-3D软件模拟的温度场分布结果可知，低变形温度、高应变速率的热变形条件会使合金内部产生较大的变形热，随着变形温度的升高和应变速率的降低，变形热的值逐渐减小。当变形温度和应变速率一定时，合金内的变形热会随真应变的增加而不断增加。     

51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金拉伸变形过程中的组织演变和力学性能研究

主要研究了51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金室温拉伸变形过程中的组织演变和力学性能变化。研究表明,室温拉伸变形过程中合金发生从β相到α″相的转变,α″相的体积分数随拉伸速率的增加而减小。应力诱发α″马氏体相变对合金的力学行为有明显的影响。在拉伸速率为0.3 mm/min时,触发应力(TS),极限拉伸强度(UTS),延伸率(EL)和弹性模量(EM)分别为770.06 MPa,1168.60 MPa,14.96%和64 GPa。TS和EM随拉伸速率的增加而增加,而UTS和EL则降低。加工硬化率与真应变的关系曲线呈现出3个不同的阶段,应力诱发α″马氏体相变主要影响加工硬化率曲线的第2阶段。在给定应变条件下,第2阶段的加工硬化率随拉伸速率的增加逐渐降低。拉伸速率为0.3 mm/min时,合金的断口形貌是由大量韧窝以及少量准解理面组成的,合金发生塑性断裂,随着拉伸速率的增加,合金断裂方式由塑性断裂变为脆性断裂。这主要与应力诱发α″马氏体相含量随拉伸速率的增加而降低有关。