一个共面双滑移取向Cu单晶体疲劳位错结构的热稳定性研究

在不同塑性应变幅下对[233]共面双滑移取向Cu单晶体进行疲劳实验直至循环饱和,然后在不同温度进行退火处理.利用SEM-ECC和TEM观察疲劳位错结构及其退火后微观结构的变化.结果表明,退火温度为300℃时,位错结构均发生了明显的回复,高应变幅下疲劳样品中甚至出现了部分再结晶.在500和800℃退火,所有晶体都发生了严重的再结晶,并且有大量的退火孪晶出现.随着塑性应变幅和累积塑性应变量的增加,应变集中程度明显增加,为再结晶的发生和孪晶的萌生提供了更大的局部应变能,所以再结晶发生得更为显著,退火孪晶变得更为粗大且数量增加.退火挛晶的形成与层错的出现有密切关系.DSC测试分析表明,再结晶的发生不是突发式的,而是一个缓慢的过程.     

共轭和临界双滑移取向Cu单晶体疲劳位错结构的热稳定性研究

在不同塑性应变幅下对[2ˉ23]共轭双滑移和[017]临界双滑移取向Cu单晶体进行疲劳实验直至循环饱和,然后在不同温度下进行退火处理,考察了其位错结构的热稳定性.结果表明,300℃退火处理后,位错结构发生了明显的回复;500和800℃退火处理后,均发生了明显的再结晶现象,并伴随退火孪晶的形成.不同取向Cu单晶体循环变形后形成不同的位错结构,其热稳定性由高到低依次为:脉络结构、驻留滑移带(PSB)结构、迷宫或胞结构.不同取向疲劳变形Cu单晶体中形成的退火孪晶均沿着疲劳后开动的滑移面方向发展,疲劳后的滑移变形程度越高,退火后形成的孪晶数量则越多.但过高的退火温度(如800℃)会加快再结晶晶界的迁移速率,进而抑制孪晶的形成,致使孪晶数量有所减少.     

高锰奥氏体TWIP钢的单向拉伸与拉压循环变形行为

对高锰奥氏体孪晶诱发塑性(TWIP)钢室温单向拉伸与拉压疲劳行为进行了研究.单向拉伸和疲劳实验的应变速率均为6×10-3s-1.疲劳实验采取轴向总应变控制,应变比为-1.结果表明,随拉伸应变的增加,应力-应变曲线上的锯齿状塑性流动呈现出不同的特征,具有很强的应变敏感性.在不同应变幅下的低周疲劳实验中,高锰奥氏体TWIP钢表现出很强的循环硬化能力.低应变幅时表现为初始循环硬化,随后稳定;中等应变幅时,表现为初始循环硬化后出现不同程度的循环软化,然后稳定;高应变幅时经短暂循环硬化后开始循环软化,直至失效.较高应变幅下循环失效后的奥氏体晶粒内产生了大量的位错、位错墙、迷宫结构以及位错胞等位错结构,在部分晶粒内还观察到了细小的形变孪晶.     

La2O3对镦粗Mo棒的横向组织和塑性的影响

利用锻造镦粗工艺制备了高横向塑性的纯Mo和Mo-La2O3棒,检测了其在不同温度退火后的横向弯曲性能并观察了其组织结构。结果表明:纯Mo棒经锻造镦粗变形85%后横向具有较好的塑性,延伸率达到了5%;而同状态下的Mo-La2O3棒只有2%。这是因为此状态下纯Mo棒中的位错可动性要好。随着退火温度的升高,纯Mo棒和Mo-La2O3棒的横向塑性都逐渐升高,Mo-La2O3棒的最大横向延伸率大于纯Mo棒(超过10%)。Mo-La2O3棒横向塑性的提高与La2O3粒子钝化微裂纹有关。在退火过程中,镦粗纯Mo棒和Mo-La2O3棒都发生了回复再结晶过程,位错组态变化一致,镦粗过程中产生了大量位错胞,随着退火温度的升高而逐步消失。     

Low-Cycle Fatigue Behavior of a Nickel Base Single Crystal Superalloy at High Temperature

研究了2种高温条件下镍基单晶合金的低周疲劳行为。试验温度和总应变幅是影响合金低周疲劳寿命的2个主要因素,在相同温度下,低周疲劳寿命随应变幅的减小而增大;在同一应变幅下,870℃的疲劳寿命均小于760℃的疲劳寿命。二次细小y相有效阻碍了位错的滑移,提高了合金在760℃低周疲劳变形抗力,位错滑移带成为疲劳裂纹萌生及扩展的主要途径;870℃循环应力曲线前期出现短暂硬化和后期软化的现象,y’相逐渐粗化和高密度的位错缠结是循环软化的主要原因。局部应力集中与合金内微孔的交互作用是疲劳裂纹萌生的源头。     

多轴载荷下ZL101铝合金的低周疲劳行为

研究不同等效应变幅下ZL101铝合金在多轴比例和非比例载荷下的低周疲劳行为,并用透射电镜观察合金的疲劳行为中的位错结构。结果表明：合金在两种加载方式下均表现为循环硬化;在非比例载荷下合金表现出附加强化,但程度不明显;合金的疲劳寿命随等效应变幅的增加而降低,合金在非比例加载下的疲劳寿命低于比例加载时的疲劳寿命。对位错结构的观察表明,随等效应变幅度的提高,合金的低周疲劳位错结构从交叉位错带转化为位错胞,合金在非比例加载下更易形成位错胞结构。     

高压扭转Cu试样微观组织的热稳定性分析

通过高压扭转对Cu试样施加不同程度的变形,利用OM,TEM及差示扫描量热仪(DSC)对变形组织微观结构及其热稳定性进行了分析.在较小的变形程度下,变形组织为高位错密度的位错胞、亚晶组织,试样的变形储能随变形量的增大而增大,在切应变等于13时达到最大,为0.91 J/mol,DSC曲线显示的放热峰随变形量的增大向低温方向偏移;进一步变形,动态回复加剧,高位错密度的亚晶组织逐渐演化成无位错的等轴状晶粒组织,试样的变形储能减小,组织的稳定性提高.显微硬度随退火温度的提高而减小,晶粒的明显长大导致显微硬度急剧减小.出现明显晶粒长大的温度较DSC曲线显示的放热峰起始温度低45℃左右,这主要是由于变形组织的回复再结晶过程是退火温度与时间的函数,降低处理温度并延长处理时间能达到与高温短时处理相同的效果.     

一种镍基单晶合金高温低周疲劳行为研究(英文)

研究了2种高温条件下镍基单晶合金的低周疲劳行为。试验温度和总应变幅是影响合金低周疲劳寿命的2个主要因素,在相同温度下,低周疲劳寿命随应变幅的减小而增大;在同一应变幅下,870℃的疲劳寿命均小于760℃的疲劳寿命。二次细小y相有效阻碍了位错的滑移,提高了合金在760℃低周疲劳变形抗力,位错滑移带成为疲劳裂纹萌生及扩展的主要途径;870℃循环应力曲线前期出现短暂硬化和后期软化的现象,y'相逐渐粗化和高密度的位错缠结是循环软化的主要原因。局部应力集中与合金内微孔的交互作用是疲劳裂纹萌生的源头。     

退火处理对ECAP纯铝L2的影响

采用等通道转角(ECAP)挤压工艺,对原始晶粒为1 mm的工业纯铝L2进行4次挤压,得到了晶粒尺寸为1 μm的近等轴晶组织,然后进行不同温度下的退火处理.研究结果表明,经150℃/2 h退火处理后,硬度基本不变化,与退火前相比,试样的抗拉强度和伸长率分别提高了9%和18%.当退火温度高于200℃时,组织中出现了回复,试样硬度下降.退火温度越高,硬度下降幅度越大.     

细晶Ti-2Al-2．5Zr合金室温／低温低周疲劳行为及微观结构

对细晶Ti-2A;-2.5Zr合金进行了室温/低温(77 K)疲劳实验及微观组织观察.结果表明:室温低应变幅Δεt/2(=0.5%,1.0%)下,合金表现为循环软化;室温高应变幅(1.5%,2.0%)下,则表现为循环应力饱和;77 K时,不同应变幅下均表现为循环硬化,且随应变幅升高,循环硬化程度增强.疲劳寿命测试结果表明:低温疲劳寿命始终高于室温.断口SEM观察表明,室温和低温下,疲劳裂纹扩展区均有明显的疲劳条纹,疲劳裂纹以穿晶方式扩展,室温下伴随有大量二次裂纹,低温下的二次裂纹数量明显减少.TEM观察表明:低温下孪生是合金主要的变形方式,包括{1011}和{1121}型孪晶.疲劳变形位错组态为:室温较低应变幅(0.5%,1.0%)下,形成位错线和局部位错缠结;室温下应变幅提高到1.5%和2.0%时,{1010}柱面和{1121}锥面滑移同时开动,位错组态演化为亚晶和明显的位错胞.77 K下,应变幅2.0%时形成沿柱面平行分布的位错带;77 K下应变幅升高到4.5%时,多滑移形成相互垂直的位错线.低温诱发形变孪晶是Ti-2Al-2.5Zr低温疲劳寿命升高的原因.     

2195铝锂合金的温热低周疲劳行为和疲劳寿命预测（英文）

为研究2195铝锂合金在温热条件下(100和200℃)的低周疲劳行为，首先进行应变控制的低周疲劳试验。结果表明，合金的起始和中值寿命滞回环均呈现中心对称特征。在100℃、应变幅值为0.6%条件下的循环应力响应曲线表现出完全循环硬化特征，而其他条件下的循环应力响应曲线均呈先循环硬化、然后循环软化的循环特征。随后，采用多种低周疲劳寿命预测模型对2195铝锂合金疲劳寿命进行评价。结果表明，基于总应变能密度的寿命预测模型具有最佳的预测精度。最后，为揭示2195铝锂合金的疲劳断裂机理，对不同试验条件下合金的疲劳断口进行观察。结果表明，在100℃、应变幅值为0.6%的条件下，合金断面上的疲劳条纹十分明显，但随着试验温度和应变幅值的升高，合金断面上的疲劳条纹逐渐弱化。在温度为200℃、应变幅值为1.0%条件下的疲劳断口呈明显沿晶断裂特征。     

孪晶铜中孪晶尺寸对疲劳位错组态的影响

对孪晶铜进行塑性应变幅控制下的疲劳实验,研究了不同宽度的孪晶内疲劳位错组态及演化过程．结果表明,孪晶宽度不同时,孪晶内的疲劳位错组态不同．当孪晶宽度大于1μm时,孪晶内疲劳位错组态与单晶中情况类似;孪晶宽度介于1μm到200nm之间时,位错形成类PSBs结构;孪晶宽度介于200nm到20nm之间时,孪晶内只能形成一些位错碎片;孪晶宽度小于20nm时,孪晶内没有稳定的晶格位错存在．     

ECAP+旋锻变形制备超细晶纯锆的低周疲劳行为

采用等径弯曲通道(ECAP)+旋锻(RS)复合变形技术制备了超细晶工业纯锆,通过轴向对称应变控制方法对超细晶纯锆的低周疲劳性能进行研究,讨论了超细晶纯锆的循环应力-应变响应、软硬化特性、累积滞后规律、疲劳寿命及其疲劳断裂机理。结果表明:超细晶纯锆的循环软硬化特性依赖于外加总应变幅的大小。随应变幅的增加软化速率逐渐增大,且当总应变幅大于1.0%时,材料完全呈现循环软化特性。滞后回线面积随着总应变幅的增大而增大,当应变幅较小时出现"棘齿现象"。回归分析表明超细晶纯锆疲劳寿命满足Coffin-Manson经验关系式。超细晶工业纯锆低周疲劳的疲劳机制为位错运动,其断裂类型为韧性断裂。     

叠轧深变形制备的超细晶Al-1%Mg合金组织与热稳定性

在叠轧等效应变为4.0的条件下得到了平均晶粒为0.5μm的Al-1%Mg合金超细晶组织;在平面深变形条件下,形成了含有大量位错的亚晶组织,大角度晶界是由于几何深变形而形成的;在热作用下,合金位错密度降低,亚晶减少,晶粒变大,在退火温度高于200℃时晶粒变化明显,低于200℃,晶粒生长比较缓慢;随着退火温度的升高,合金组织发生静态回复与静态再结晶过程,静态回复是通过位错的滑移和攀移而进行的。合金在300℃已经发生了明显的再结晶,这种再结晶是通过亚晶合并而进行的。     

LOW CYCLE FATIGUE BEHAVIORS AND MICROSTRUCTURES OF Ti–2Al–2.5Zr WITH FINE GRAIN AT RT AND 77 K

对细晶Ti--2Al--2.5Zr合金进行了室温/低温(77 K)疲劳实验及微观组织观察. 结果表明: 室温低应变幅Δε_t/2(=0.5%, 1.0%)下,合金表现为循环软化; 室温高应变幅(1.5%, 2.0%)下, 则表现为循环应力饱和; 77 K时, 不同应变幅下均表现为循环硬化, 且随应变幅升高, 循环硬化程度增强. 疲劳寿命测试结果表明: 低温疲劳寿命始终高于室温. 断口SEM观察表明, 室温和低温下, 疲劳裂纹扩展区均有明显的疲劳条纹,疲劳裂纹以穿晶方式扩展, 室温下伴随有大量二次裂纹, 低温下的二次裂纹数量明显减少. TEM观察表明: 低温下孪生是合金主要的变形方式, 包括{1011}和{1121}型孪晶. 疲劳变形位错组态为: 室温较低应变幅(0.5%, 1.0%)下, 形成位错线和局部位错缠结; 室温下应变幅提高到1.5%和2.0%时,\{1010}柱面和{1121}锥面滑移同时开动, 位错组态演化为亚晶和明显的位错胞. 77 K下, 应变幅2.0%时形成沿 柱面平行分布的位错带; 77 K下应变幅升高到4.5%时, 多滑移形成相互垂直的位错线. 低温诱发形变孪晶是Ti--2Al--2.5Zr低温疲劳寿命升高的原因.     

高锰钢加工硬化

利用传统的喷丸技术对高锰钢表面喷丸处理,研究材料表层的组织结构特征.结果表明,纳米晶的演化,通过奥氏体粗晶内部位错增殖、湮灭和重组、位错缠结逐渐向位错胞过渡;应变量和应变速率的增加,诱发机械孪生,单系孪晶逐渐向多系孪晶过渡;同时多系孪晶之间的交割作用使晶粒尺寸不断细化;晶粒在位错运动和机械孪生的重复作用下,最终形成等轴状、取向呈随机分布的纳米晶组织.喷丸处理高锰钢表层明显强化.随层深减小,硬度急剧增加.高锰钢表层的加工硬化主要是由于晶粒细化、位错硬化和孪晶硬化,而与相变硬化无关.     

纯铝板材限制模压变形强化后的热稳定性

借助拉伸试验、维氏显微硬度测试、TEM与EBSD等表征手段,研究了限制模压变形道次与变形后退火对纯铝板材微观组织与力学性能的影响规律。经过多道次的限制模压变形,材料晶粒尺寸由初始退火态的约30μm细化至亚微米级,强度、硬度显著提高。在回复阶段变形材料出现退火强化现象,且在300℃退火时仍保持良好的热稳定性。超细晶材料的退火强化现象主要由晶界位错源抑制强化引起,并与退火温度和应变累积量密切相关。材料晶粒组织在变形及退火过程中主要以小角度晶界为主,且应变累积的不均匀性始终存在。变形后期表面微裂纹的出现对材料的力学性能造成不良影响。2道次模压变形板材在300℃下退火1 h后的综合性能最优。     

120°模具室温ECAP制备工业纯钛的热压缩变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上对室温120°模具等径弯曲通道变形(ECAP)制备的平均晶粒尺寸为200nm的工业纯钛(CP-Ti)进行等温变速压缩实验,研究超细晶(UFG)工业纯钛在变形温度为298～673K和应变速率为10-3～100s-1条件下的流变行为。利用透射电子显微镜分析超细晶工业纯钛在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:流变应力在变形初期随应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;随变形温度的升高和应变速率的降低,应变速率敏感性指数m增加,晶粒粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒数量逐渐增加;超细晶工业纯钛热压缩变形的主要软化机制随变形温度的升高和应变速率的降低由动态回复逐步转变为动态再结晶。     

复合细化超细晶工业纯钛高周疲劳性能

室温下,超细晶工业纯钛(UFG CP Ti)光滑试样在加载频率f=25 Hz、应力比R=–1的条件下进行高周应力疲劳测试,拟合超细晶工业纯钛应力幅σ_a与疲劳断裂循环周次Nf之间的关系曲线,并对疲劳断口形貌进行观察分析。结果表明:200℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳极限值σ-1为376.5 MPa,比未退火超细晶工业纯钛的疲劳极限值提高56.5 MPa。疲劳裂纹源萌生于超细晶工业纯钛的表面,200℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳辉纹间距较小,疲劳裂纹不易扩展,室温疲劳性能优良。     

复合细化超细晶工业纯钛高周疲劳性能研究

室温下,超细晶工业纯钛光滑试样在加载频率f=25 Hz、应力比R=-1的条件下进行高周应力疲劳测试,拟合超细晶工业纯钛应力幅σ_a与疲劳断裂循环周次N_f之间的关系曲线,并对疲劳断口形貌进行观察分析。结果表明：200 ℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳极限值σ_-1为376.5 MP,比未退火超细晶工业纯钛的疲劳极限值提高56.5 MPa。疲劳裂纹源萌生于超细晶工业纯钛的表面, 200 ℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳辉纹间距较小,疲劳裂纹不易扩展,室温疲劳性能优良。