基于数字散斑应变测量法的薄板各向异性力学性能研究

系统地说明了采用数字散斑相关法研究薄板各向异性的实验方法和数据处理方法,进而对SPCC钢板和AA6061铝板的各向异性及其演化规律进行了研究。结果表明:散斑应变测量法是一种获取薄板力学性能的有效手段,其最大优点在于能够获得变形过程中的整体应变场,这是研究复杂加载条件下材料力学性能的关键;对于SPCC钢板,其流动应力的各向异性并不严重,但全量和增量形式的Lankford系数(r值和r′值)均表现出了明显的各向异性,且其值随着变形的增加而逐渐降低,这与传统的采用引伸计进行应变测量时只能获得恒定的Lankford系数不同;对于AA6061铝板,其流动应力和r值的各向异性均不明显,但与轧制方向成不同角度试样的伸长率表现出了明显的差异,并且流动应力的加工硬化速率和r′值在拉伸真实应变处于0.15～0.20时出现了剧烈的波动;随着变形的增加,两种薄板应变的各向异性都逐渐增强,SPCC钢板增强得更为明显。     

B170P冷轧高强IF钢板的成型性能

高强无间隙原子(IF)钢是在IF钢基础上,通过适当提高磷和锰含量,得到兼具高强度和良好深冲性能的钢板,B170P钢是具有代表性的高强IF钢种之一。通过试验对B170P冷轧高强IF钢板的力学性能、显微组织、织构、成型性能等进行了全面研究,并与深冲用DC04钢板进行了比较。结果表明:B170P钢板与DC04钢板相比,屈服强度增加了42.86%,抗拉强度增加了26.71%,断后伸长率降低了6.21%,应变硬化指数n值和塑性应变比r值基本持平;轧面反极图和取向分布函数(ODF)图可以反映出,B170P钢板具有良好的深冲性能;B170P钢板的成型范围及膨胀性能小于DC04钢板的。     

卷取温度、冷轧总变形量对SPHD钢力学性能的影响

以CSP工艺在不同卷取温度下生产的冷轧基板SPHD为实验材料,采用不同的冷轧总变形量进行冷轧并退火。通过单向拉伸实验对不同工艺条件下试样的基本成形性能指标（r值、n值）和力学性能指标（屈服强度、抗拉强度、伸长率）进行测定,并对退火试样进行X射线织构测试分析。通过对比分析发现,当卷取温度为600℃,冷轧压下量为70％时,SPHD退火后会得到较强的γ纤维织构组分和良好的力学性能及优异的冲压性能。     

不同锻造比和Q值对身管横向力学性能的影响

目的 针对传统轻武器身管材料30SiMn2MoVA,研究不同锻造比和Q值对身管横向力学性能的影响。方法 通过弹线膛同锻工艺,径向锻造身管加工成试件,在胀形实验中采用固体不可压缩材料,获得身管横向力学性能。结果 身管材料锻后塑性变形量越大胀破裂纹越长,且未去应力试件准解理特征断口上出现轴向裂纹缺陷,胀破后沿着裂纹扩展而出现两侧开裂现象,去应力后均无此特征。结论 锻前身管材料塑性伸长率最高,随着变形量锻造比和Q值增大,锻后身管的横向塑性伸长率越低,胀破裂纹的长度增长;当锻造比为41%,Q值为0.46状态下,去应力前塑性消耗最大,伸长率降低6.9%;身管减壁厚阶段（Q≥0.26,锻造比大于34%）,其横向屈服极限和抗拉强度均随着Q值的变大而增大。     

AZ31镁合金棒材循环扭转变形及其对力学性能的影响

在室温条件下,对AZ31镁合金挤压棒材进行循环扭转变形,测试了扭转变形过程的力学性能以及变形后的微观组织和织构特征,并对扭转变形对镁合金棒材的力学性能影响进行了分析。结果表明:镁合金棒材在循环扭转过程中得到了严格对称的应力-应变滞回线,并且随着循环周期的增加,由于加工硬化和内部微裂纹扩展的共同影响,应力-应变滞回线上的应力峰值呈现先增加后减小的特征。在最大扭转角分别为60°和90°条件下,应力峰值出现在第四周期。镁合金棒材扭转变形后的晶粒中出现大量的拉伸孪晶带,孪晶启动使晶粒的 C 轴转向棒材轴线方向。镁合金棒材扭转变形后的力学性能测试结果显示,循环扭转变形明显提高了镁合金棒材压缩变形的屈服强度,其值由扭转前的约100MPa最大提高至约200MPa。     

强动载荷下焊接钢板力学性能及本构模型研究

为研究强动载荷下船用焊接钢板的力学性能。开展了典型船用焊接钢板母材、焊缝和热影响区的准静态拉伸试验、高温拉伸试验及SHPB动态压缩试验,分析了焊接钢板材料在不同应力状态下的力学行为,基于力学性能试验结果拟合了焊接钢板母材、焊缝和热影响区材料的本构模型。结果表明:准静态条件下,与母材相比,焊缝和热影响区材料的屈服强度与抗拉强度偏大,延伸率偏小;高应变率下,热影响区材料抵抗塑性变形的能力明显强于其他两种材料,且随着应变率的增加抵抗塑性变形的能力呈增强趋势;焊接板母材、焊缝与热影响区材料均表现出应变率效应和温度效应;热影响区是焊接板抗冲击性能相对薄弱的区域。建立的Johnson-Cook模型可以描述强动载荷下焊接钢板的力学性能。     

脱锌对镀锌板力学性能的影响

对不同钢种、厚度、锌层质量的镀锌板脱锌前后的力学性能进行了对比分析。结果表明:脱锌会使基板的r值(塑性应变比)、n值(拉伸应变硬化指数)和断后伸长率升高,使屈服强度和抗拉强度略微降低。脱锌后n值、r值的变化幅度随着基板厚度的增加而减小,随着锌层质量的增大而增加。力学性能的改变对镀锌板实际使用中的成型性能影响不大。     

预应力钢绞线高温力学性能试验研究

该文采用非接触式应变视频测量系统,开展了冷拉1860级钢绞线高温力学性能试验研究。基于试验测试的钢绞线高温应力-应变全过程曲线,建议了预应力钢结构用钢绞线的比例极限、弹性模量、名义屈服强度、断裂强度的高温折减系数以及高温应力-应变函数关系。试验结果表明,高强冷拉钢绞线高温下应力-应变全过程具有显著的应力强化阶段和颈缩阶段,1.25%应变下的高温名义屈服强度适用于高强冷拉钢绞线,钢绞线在高温下的捻度松弛效应对其高温力学性能存在影响。该研究成果进一步完善了预应力张拉钢结构用冷拉高强钢绞线高温下基本力学性能指标体系。     

屈服准则用于高强度热轧钢板的适用性分析

为确定适合描述高强度热轧钢板变形行为的屈服准则,采用Hollomon流动应力方程和三种屈服准则对几类高强度热轧钢板在不同应变路径下达到成形极限的成形过程进行了模拟.比较了Barlat(1989)、Hill(1948)、Barlat六参数3种屈服准则,对热轧酸洗板QStE340TM、SAPH370和热轧镀锌板ZStE260P在单向拉伸、平面应变和双向等拉3种应变路径下的变形过程进行了比较.结果表明,Barlat(1989)屈服准则能较好地描述单元的变形行为,且在平面应变路径下的模拟结果最符合实验结果.     

传感器加热单元热力耦合分析

加热单元是催化燃烧式传感器的重要元件,由氧化铝基板和以磁控溅射方法镀覆其表面的铂片组成。当电流通过时,铂片发热,形成温度场。由于温度分布不均匀,铂片和基板会产生变形并导致热应力的产生,这必然会影响到传感器的工作。为考察这种影响,本文采用有限元法对这一过程进行了热力耦合分析,得到了温度场和应力应变场。结果表明,传感器表面受到拉应力,在工作温度下,拉应力小于材料的屈服强度,传感器可以正常工作。     

应力作用下X80钢焊接接头在近中性pH值溶液中的电化学行为研究

管线钢近中性p H值环境应力腐蚀开裂(SCC)是管线失效的一种重要形式,但其发生机理仍不清楚,现场实际发现其易发生在焊缝附近。采用动电位极化和电化学阻抗技术研究了外加拉应力对X80钢焊接接头在近中性p H值溶液中电化学行为的影响。结果表明:应力使X80钢母材和焊缝的腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,应力促进了母材和焊缝的阳极溶解和阴极反应;在弹性变形区间,外加应力没有破坏腐蚀产物膜的完整性,腐蚀产物膜电阻几乎不变,应力使腐蚀产物膜孔隙结构变大,促进侵蚀性离子向电极表面扩散,母材和焊缝的电荷转移电阻明显减小;由于组织结构的原因,焊缝的应力影响系数比母材的大,X80钢焊缝比母材有更强的应力敏感性。     

QP和DP钢面内成形性能与边部成形性能对比研究

目的 以宝钢生产的QP980、QP1180、DP980、DP1180 4种典型超高强钢材料为研究对象,进行QP、DP钢种材料面内与边部成形特性对比分析。方法 采用单向拉伸设备以及成形试验机,并结合DIC分析技术,对4种材料的力学性能、面内成形性及边部成形性进行试验研究。结果 与DP钢相比,同等强度级别QP钢的均匀延伸率及加工硬化系数均明显更高。在面内成形应变状态下,同等强度级别QP钢极限成形深度均明显大于DP钢的,但主、次应变大小差异不大。在边部成形应变状态下,同等强度级别QP、DP钢极限成形深度以及主、次应变大小均差异不大。QP、DP钢面内成形最大主应变均明显大于边部成形最大主应变。结论 与同强度级别DP钢相比,QP钢具有更高的均匀延伸率及加工硬化系数。QP钢材料的加工硬化系数高,材料内部协同变形能力强,面内成形性能明显优于DP钢材料的,但两者的边部成形性能差异不大;QP、DP钢材料能承受更大的面内主应变,受边部加工硬化及毛刺的影响,冲裁后,边部应变明显降低,在QP、DP超高强钢零件设计制造过程中,应尽可能避免边部发生较大的变形。     

304不锈钢箔材在不同应变速率下的拉伸性能研究

304不锈钢是一种常用的奥氏体不锈钢.在拉伸应变过程中,应变速率的变化会诱发马氏体转变量和转变速率,以及内部组织滑移线、位错、层错、形变孪晶密度的转变量和转变速率的不同,从而表现出不同的应变硬化行为.本文针对0.1 mm厚度304奥氏体不锈钢箔材,从断后伸长率,断面收缩率,屈服强度,抗拉强度及硬化指数5个方面,研究了室温条件下不同应变速率对其拉伸性能的影响.实验结果表明：马氏体转变理论同样适用于304奥氏体不锈钢箔材, 且0.1 mm厚度304不锈钢存在“越薄越脆,越小越强”的尺寸效应现象;同时,0.1 mm厚度304奥氏体不锈钢箔材拉伸力学性能随应变速率的变化主要表现在以下几方面：断后延伸率和断面收缩率均随着应变速率的增加而降低;低应变速率时,随着应变速率的增加屈服强度增大,而抗拉强度随应变速率的提高呈现减弱的相反规律;高应变速率下,304奥氏体不锈钢的强度主要由材料本身性能决定,应变速率的改变对强度的影响较小;准静态低应变速率下,硬化指数随应变速率增大而升高,较高应变速率下,硬化指数与应变速率变化无关.     

喷射成形高强铝合金包套多向锻造工艺研究

目的 研究包套对喷射成形高强铝合金多向锻造变形行为的影响规律。方法 采用Deform-3D软件对喷射成形高强铝合金包套多向锻造成形过程进行模拟,分析不同包套材料和包套厚度下坯料的等效应力和等效应变的变化规律,并用优化后的参数进行物理实验,测量试样的力学性能变化。结果 当选用45#钢作为包套材料,并且包套厚度为5 mm时,坯料的等效应力、等效应变分布最均匀,成形效果最好。一道次包套多向锻造后,坯料的硬度、抗拉强度和伸长率均得到了提升;经过T6热处理后,坯料的抗拉强度得到进一步的提高,由397.71 MPa提升至561.16 MPa,伸长率有所降低,由8.2%降低为4.6%。结论 包套材料和包套厚度对喷射成形高强铝合金包套多向锻造的变形行为有显著影响,选用合适的包套参数可以有效改善坯料的变形均匀性,提高坯料的力学性能。     

低合金汽车结构钢动态响应模型研究

目的 研究低合金汽车结构钢不同应变速率下的动态响应行为,并提供一种简单准确的动态增长因子的预测方法,为内高压成形工艺提供参考.方法 进行高应变速率拉伸(动态拉伸)实验,并用高速摄像机和扫描电子显微镜对材料的拉伸行为和断口形貌进行表征,利用实验数据建立一系列结构钢的动态响应模型,研究不同应变速率下的响应特性.结果 随着应...     

Hot tensile deformation behaviors and constitutive model of 42CrMo steel

The hot tensile deformation behaviors of 42CrMo steel are studied by uniaxial tensile tests with the temperature range of 850–1100 °C and strain rate range of 0.1–0.0001 s⁻¹. The effects of hot forming process parameters (strain rate and deformation temperature) on the elongation to fracture, strain rate sensitivity and fracture characteristics are analyzed. The constitutive equation is established to predict the peak stress under elevated temperatures. It is found that the flow stress firstly increases to a peak value and then decreases, showing a dynamic flow softening. This is mainly attributed to the dynamic recrystallization and material damage during the hot tensile deformation. The deformation temperature corresponding to the maximum elongation to fracture increases with the increase of strain rate within the studied strain rate range. Under the strain rate range of 0.1–0.001 s⁻¹, the localized necking causes the final fracture of specimens. While when the strain rate is 0.0001 s⁻¹, the gage segment of specimens maintains the uniform macroscopic deformation. The damage degree induced by cavities becomes more and more serious with the increase of the deformation temperature. Additionally, the peak stresses predicted by the proposed model well agree with the measured results.     

含铜抗菌不锈钢拉伸过程中的微观组织演变EBSD分析

目的 研究含铜抗菌不锈钢拉伸性能,为工业生产中的成形工艺优化提供一定的理论依据。方法 在拉伸应变分别为5%、15%、30%、45%、60%、75%以及最后拉伸断裂时应变为81%条件下,采用岛津AGS-100KN万能拉伸试验机对含铜抗菌不锈钢进行拉伸试验。通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)表征分析含铜抗菌不锈钢拉伸断裂后的断口形貌以及拉伸过程中的微观组织演变。结果 含铜抗菌不锈钢抗拉强度最大值为587.523 MPa,应变最大值为81%。拉伸断口与拉伸方向呈45°开裂,呈杯锥状,断裂模式是韧性断裂。结论 随着应变的增大,低角度晶界逐渐增多,高角度晶界与孪晶逐渐减少,GOS值逐渐增大,Goss织构、S织构和R织构含量逐渐减少,Brass织构含量逐渐增加,拉伸断裂后的体积分数为23.3%。在拉伸后期,Copper织构和Brass织构含量较多,在拉伸过程中起到整体稳定协调微观组织作用的S织构不断减少,随应变的增大,组织内部协调变形加快,变形程度快速增大,从而导致S织构向Copper织构和Brass织构转变,出现板条状马氏体,存在应变诱发马氏体相变。位错滑移、形变孪晶和形变诱导马氏体等多种变形机制的共同作用使含铜抗菌不锈钢具有良好的塑性。     

Mechanical behaviour of TiC film coated on molybdenum by magnetron sputtering

The TiC film, which is coated on molybdenum by magnetron-sputtering, is analysed after the molybdenum substrate is tensile-tested to rupture at 300 to 1070 K. At 300 K some portion of the film exfoliated during the molybdenum substrate deformation. The degree of exfoliation is proportional to the substrate strain up to about 30% elongation, and is proportional to the square root of the film thickness. The maximum shear stress which is generated at the interface between the film and the substrate during the deformation is estimated by the measurement of the distance between cracks. From the estimated maximum shear stress, the adhesive strength of the present TiC film is evaluated to be about 400 MN m^?2.