铸态Mg-Zn-Gd合金中准晶相的应变速率敏感性研究

利用纳米压痕仪、原子力显微镜以及电子显微镜等性能与显微结构分析手段对镁基二十面体准晶的应变速率敏感性问题进行了研究.在室温下对铸态Mg79.4-Zn18.5-Gd2.1(at.%)合金中形成的网状准晶相进行纳米压入测试,比较了不同压入应变速率下压痕的压入曲线、表面形貌差异,并据此对准晶相的压入变形行为进行了研究.结果表明,准晶相的室温硬度对应变速率敏感,其变形行为与常规金属及合金相比具有特殊性.结合准晶原子团簇摩擦变形理论,对反映准晶特性的压入实验现象进行了分析和讨论.     

三维动静组合加载下花岗岩能量耗散试验研究

利用改造的三维霍普金森试验系统(split Hopkinson pressure bar, SHPB),选取4个轴压水平(25, 50, 75和100 MPa)和4个围压水平(0, 5, 10和15 MPa),对应开展4种应变率(约70, 90, 110和130 s^-1)下花岗岩三维动静组合加载试验研究,分析静载轴压、静载围压和应变率对花岗岩受冲击过程中能量耗散的影响规律,并讨论其破坏模式。试验结果表明:轴压增大时,花岗岩破坏时单位体积吸收能逐渐降低;围压或应变率增大时,单位体积吸收能逐渐升高。岩石储能极限在能量耗散过程中发挥关键作用,且不同情况下具体表现不同:储能极限与初始储能的差值影响岩石受冲击时的吸能值;当岩石在静载下进入损伤阶段初期时,储能极限与初始储能的比值决定岩石受冲击时的释能值;当岩石在静载下进入损伤阶段后期甚至发生屈服时,储能极限值正比于岩石释能值。此外,岩石破坏模式与单位体积耗散能关系密切:应变率相似静载组合变化时,破碎程度与单位体积吸收能变化呈负相关;静载组合确定应变率梯度变化时,破碎程度与单位体积吸收能变化呈正相关。     

2种高剪切搅拌器流动特性的CFD模拟

采用计算流体力学模拟方法对2种用于分散混合过程的高剪切搅拌器的流动特性进行研究分析,分别是转子定子搅拌器(RS)和多级叶轮式搅拌釜(CF)。本文从流场细节和功率消耗方面对其进行考察研究,从而为解释搅拌器中气泡的分散混合过程提供理论依据。模拟结果表明,在RS中流体大致呈周向流动,且剪切速率分布相对较为均匀,较高剪切速率不仅出现在转子到壁面的径向间隙处,而且出现在转子与定子之间的轴向间隙处:而在CF中,流体呈现较为明显的旋转流动,且剪切速率分布没有RS均匀,较高的剪切速率只出现在叶轮与壁面的径向间隙处。在相同转速下,虽然这2种搅拌器所形成的平均剪切速率差别不大,但CF中所形成的最大剪切速率大于RS,这也意味着相同操作条件下CF中所能形成的气泡尺寸更小,这与实验结果是一致的。对于这2种搅拌器,在层流区功率准数与搅拌雷诺数都成反比,且CFD模拟计算得到的结果与根据实验得到的关联式的结果基本一致。然而CF的功率消耗高于RS的功率消耗。     

红砂岩单轴压缩试验的率效应研究

利用MTS 322试验机对均质红砂岩进行了低加载（应变）率范围内不同量级的单轴压缩试验，考察了加载率对压缩强度、切线弹模和破坏应变的率效应影响规律。试验过程中采用位移控制加载，对应的加载量级分别为0.12，1.2，12，120 mm/min。研究结果表明：位移控制加载率与试样实际加载率、应变率之间均存在良好的线性关系。不同加载速率下岩石材料的单轴压缩强度、切线弹模随着加载率的增加呈现增加趋势，单轴压缩强度增加了11%，切线弹模增加了13%，率效应显著。通过试验数据发现，破坏应变与应变率（加载率）之间无相关性，不具有率效应规律，故强度准则应该是应力准则而不是应变准则。     

应变速率对增强成形性双相钢性能影响分析

 增强成形性双相钢的组织比传统双相钢增加了一定量的残余奥氏体,使其具备了一定的TRIP效应,材料表现出更优的成形性,广泛适用于车身具有复杂造型的安全结构零件。为了研究应变速率对增强成形性双相钢HC440/780DHD+Z力学性能特征和内部组织变化的影响,采用万能试验机和液压伺服高速拉伸试验设备对0.001、0.1、1、10、100、200、500 s-1等7种不同应变速率的力学性能开展测试,获取强度、断后伸长率、强塑积等关键参数受应变速率影响的变化规律;对试样不同应变速率下的断口形貌进行观察分析,获取韧窝形貌和尺寸受应变速率影响的变化情况;对不同应变速率试样断口处的残余奥氏体质量分数进行定量测试,获取其与应变速率之间的变化关系;综合以上分析,获得应变速率对增强成形性双相钢性能和组织等的影响。结果表明,所研究HC440/780DHD+Z具有一定的应变速率敏感性,材料的强度、断后伸长率、强塑积等均呈现应变速率正敏感性,随着应变速率的增加而增强;随着应变速率的提升,材料的韧窝尺寸明显增加,材料吸能的能力也逐渐增强;由于残余奥氏体的转变作用,变形区域发生了塑性强化,促进其他区域的变形,进而增加了材料塑性变形过程中的变形均匀性,使得材料具有更好的伸长率,因此,随着应变速率的增加,残余奥氏体转变量增加,材料表现出了更好的延展性。     

变形温度与应变速率耦合作用对TWIP效应Ti-15Mo合金力学性能的影响

变形温度和应变速率均影响β型钛合金的力学性能，且其影响均关联塑性变形过程中变形方式的变化。利用TEM，EBSD，SEM，XRD，OM和拉伸试验机研究变形温度和应变速率耦合作用对{332}〈113〉孪生诱发塑性效应Ti-15Mo合金力学性能的影响。结果表明：在298 K和573 K下，屈服强度均随应变速率的增加逐渐升高，即依赖于位错热激活过程，且573 K下显著的位错热激活作用使得屈服强度表现出更大的应变速率依赖性。不同于298 K下，Ti-15Mo合金在573 K下通过{332}〈113〉孪生和位错滑移耦合变形；构建的流变应力模型表明位错强化成为其主要强化方式。高应变速率下，塑性变形早期形成的更多孪晶虽然会抑制孪生的进一步产生降低加工硬化率，但同时有效降低位错不均匀分布引起的局部应力集中延缓颈缩的发生；两个方面的共同作用使得Ti-15Mo合金在变形温度和应变速率耦合作用下呈现出更小的应变速率依赖性。     

GB/T 228新标准速率控制模式对屈服强度的影响

在GB/T 228征求意见稿中规定了方法A和方法B速率控制模式，主要分为基于引伸计反馈的应变速率控制，以及根据平行长度估计的应变速率，即通过控制平行长度与需要的应变速率相乘得到的横梁分离速率。采用GB/T 228新标准中规定的不同速率控制模式对连续屈服和不连续屈服试样材料屈服强度(规定塑性延伸强度)进行试验，探讨了不同速率控制模式对于材料屈服强度的影响。结果发现，对于连续屈服试样采用应变速率控制和估计的平行长度应变速率控制，其性能指标未见明显差异。不连续屈服试样当无需ReH时，可以采用应变速率控制或估计的平行长度应变速率控制。当需要ReH时，应采用估计的平行长度应变速率控制。     

DH36钢中的动态应变时效特性

利用准静态试验机和Hopkinson压杆装置对DH36钢在不同应变率和不同温度下的塑性流动应力进行试验研究。结果表明:预应变温度对DH36钢的力学性能有显著的影响;在动态应变时效温度区,出现时效强化所需时间较短;DH36钢塑性流动中出现的动态应变时效是由于温度和变形达到一定程度时,曾在林位错周围形成的溶质气团会沿着聚合的林位错通过管道扩散到运动位错处,并在位错附近形成溶质气团连续对位错形成拖曳,阻碍了位错运动,同时,在高温出现珠光体片间距减小,相界面增多,对位错运动的阻碍增大,因而也会导致塑性流动阻力提高。     

Ti80钛合金两相区高温变形本构模型及热加工图

为了确定Ti80钛合金热变形的最佳工艺窗口,采用Gleeble3500热模拟试验机对Ti80钛合金进行了高温压缩试验,试验变形温度为850~1050 ℃,应变速率为0.05~1 s^-1。结果表明,Ti80钛合金对变形温度和应变速率极其敏感,流变应力随着应变速率的增加和变形温度的降低而显著升高,近β区的流变应力分布会发生突变。应用线性回归方法,建立Ti80钛合金的高温本构方程,计算出Ti80钛合金在两相区的变形激活能为308 kJ/mol,并基于Prasad失稳准则,建立Ti80钛合金的热加工图,最终确定在变形温度为880~930 ℃的两相区变形条件下,Ti80钛合金在高应变速率下可以充分发生动态再结晶,从而获得理想的组织性能。