分子动力学模拟单晶纳米铝丝的拉伸破坏

采用原子镶嵌势函数模拟单晶纳米铝丝在受单向拉伸时的变形破坏过程,分析了纳米铝丝的力学性能及微缺陷形成与演化过程。模拟表明纳米金属丝在无外载荷状态存在本征应力,原子缺陷从自由表面开始向内部扩展。自由表面发射位错,位错的移动消耗能量导致了纳米丝的塑性,自由表面原子的不稳定运动降低了纳米丝的强度。模拟得到单晶铝纳米丝的弹性模量和断裂强度,证明纳米丝的破坏从能量平衡角度符合Griffith断裂理论。     

晶界对双晶镁裂纹扩展影响的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法对纳米双晶镁裂纹扩展的微观机制进行研究和分析,用EAM势描述镁原子之间的相互作用。结果表明:在拉伸载荷下,随着旋转界面角的增大,晶界由离散点状变为线状且晶界能量变大;裂纹扩展从裂纹尖端开始,经历"锐化-钝化-锐化"的循环变化过程;在界面角较大时,由于晶界的存在使其对裂纹扩展起到阻碍作用,裂纹扩展速率减小。因此,从理论上讲可通过将晶粒旋转合适的角度来提高有裂纹缺陷的双晶镁材料的韧性。     

CrWMn钢在超塑变形时的组织变化

利用电子显微镜和自动图象分析仪对CrWMn钢在超塑变形过程中的组织进行了研究。测量了基体晶粒的尺寸变化,测定了碳化物颗粒的类型、分布及体积分数和尺寸变化,观察分析了位错的形态及分布。结果表明CrWMn钢在超塑变形过程中发生应力促进的晶粒长大和碳化物的粗化,晶粒长大受碳化物粗化速率控制,晶粒形貌保持等轴。在晶界及其周围区域位错密度较高,晶粒心部仅有少量位错。超塑变形主要是晶界周围位错运动协调的晶界滑移过程。     

疲劳过程中沿晶裂纹萌生与扩展的机理

本文阐述了几种沿晶疲劳裂纹萌生与扩展的机制,试图从晶界结构、晶粒之间的形变不协调性和晶界与晶内滑移位错的交互作用等方面分析沿晶开裂的本质过程。     

CVD-W的晶界结构及其对塑性形变的影响

为研究化学气相沉积纯钨(CVD-W)的沉积组织生长对晶界结构的影响,以及晶界结构对塑性形变的影响;采用电子背散射技术观察CVD-W的微观组织,分析晶界结构;采用Hopkinson压杆系统进行高应变率压缩试验。结果表明:CVD-W具有显著的<001>晶粒择优取向,晶界呈现Σ3、Σ5等低重合位置点阵的晶界结构特征,其中Σ3具有最高的出现频率;其高应变下的屈服应力明显低于其他制备方法获得的纯钨材料。研究认为由于CVD-W在界面上具有较多的重合位置,晶界处晶格吻合较好,畸变程度低,界面能较低,而且由于低ΣCSL晶界特点,晶界多是由位错构成的;另外晶粒的择优取向使晶粒间在较低的应力下协调形变,因此CVD-W在较低的应力下即可发生塑性形变。     

爆炸加载制备纳米晶铜实验研究

采用爆炸动态加载使粗晶铜发生高应变率塑性大变形的方法制备出了纳米晶铜。分析了冲击飞板动能对铜的应变、晶粒细化程度的影响,初步讨论了爆炸加载下纳米晶铜的晶粒细化机制。结果表明:采用爆炸加载法可制备出纳米晶铜,晶粒度范围为26.1~31.4 nm;冲击动能和试验应变的增大更有利于晶粒细化;位错和孪生是晶粒得以细化的主要机制。     

焊接接头细观多晶模型及拉伸应力变化数值模拟

基于Voronoi算法对铝合金焊接接头进行细观组织建模,构建三维等轴晶、柱状晶区结合区域的多晶模型。结合接头初始晶粒取向,并将其赋予到多晶模型中。运用晶体塑性理论,编写用户自定义材料子程序,对焊态下及经腐蚀后的接头在拉伸状态下的细观应力分布进行数值模拟研究。结果表明:在拉伸形变的过程中,接头细观最大应力出现在柱状晶区、等轴晶结合区域,并且随着腐蚀的平均深度和表面损伤度增加,蚀坑边缘产生应力突变,其应力峰值变大,容易成为裂纹起裂的源头。     

切削参数对6061铝合金超声振动切削性能的影响

为探索切削参数对6061铝合金超声振动切削性能的影响规律,用AdvantEdge软件对其进行超声振动切削仿真研究,与普通切削工艺进行对比,得到切削温度、切削力和残余应力随切削参数改变而变化规律.结果表明:随切削参数增大,两种加工方式下切削温度均上升.超声振动切削相较于普通切削,在降低切削力方面有显著优势,同时,超声振动切削的残余应力曲线出现明显"勺形"变化,残余应力值和层深较大.最后,通过超声振动辅助车床对有限元结果进行试验验证,可得仿真值与试验值吻合良好.     

硼韧化Ni_3Al多晶体的微观机制

本文介绍了含硼Ni_3~-Al合金形变缺陷的透射电镜分析结果。研究表明,Ni_3~-Al名义成分的微小偏差和微量硼元素对Ni_3~-Al多晶体的形变缺陷组态和堆垛层错能有着明显的影响,晶内和晶界上堆垛层错的消失以及位错可动性的增加,可能是硼能显著韧化富镍Ni_3~-Al多晶体的直接微观机理之一。     

PBX炸药模拟材料正交切削的切削力响应规律

为了分析炸药材料切削加工过程中切削力响应规律及加工特性,采用低速正交切削试验的方法,结合显微摄像、三向测力仪和三维表面轮廓仪表征测试,分析高聚物粘结炸药(PBX)炸药模拟材料瞬时切削力特性,研究PBX炸药模拟材料的切削过程中切削力响应规律及其关键影响因素。结果表明,不同的切削深度PBX炸药模拟材料的动态切削力变化规律不同,切深为0.1 mm时的切削力峰值变化主要由颗粒切屑成型引起,切屑呈蜷曲喷射状,切削力曲线呈微细锯齿状动态特征变化,切深为0.3 mm和0.5 mm时的切削力峰值主要由材料脆性断裂裂纹扩展引起,切削力呈周期性的大锯齿特性变化,fz在过切凹坑处降至零。fx标准偏差在0.4 mm切深处产生显著变化,反映了炸药模拟材料切削状态由连续去除到脆性去除的转变。低速正交切削下,切削宽度对切削力影响大于切削速度对切削力的影响,切削速度对切削力的影响较小。     

多晶铁冲击相变的离散元方法研究

采用离散元方法,结合基于无扩散相变的两相模型、热力学相容的自由能函数与有限速率相变动力学方程,模拟了α铁的冲击相变过程。计算得到了铁的相边界及冲击Hugoniot关系,并对多晶铁的冲击相变过程进行了模拟。研究结果表明：冲击波的波面不规则程度随传播距离的增加而增加,大晶粒模型内冲击波前沿的不规则程度更高;多晶金属内的相变为非均匀相变,相变首先发生在晶粒边界处,以指状向晶粒内部生长;对于多晶冲击相变过程进行了统计,得到了冲击相变的局部压力-相变质量份额曲线。     

金刚石线锯切割碳纤维复合材料实验研究

为研究金刚石线锯切割碳纤维复合材料的锯切工艺,在总结国内外大量文献资料的基础上,利用自行研制的金刚石线锯切割加工机床对金刚石线锯切割碳纤维材料进行了实验研究。实验结果表明：适当降低线锯进给速度和提高线锯线速度时碳纤维复合材料的切缝轨迹更加理想;金刚石线锯在线速度较低和线锯张紧力较高条件下的稳定性较好;切向锯切力随线锯线速度的增加而减小,更有利于保证工件切割质量;法向锯切力随线锯进给速度的增加而增大;线锯上金刚石颗粒分布不均、工件厚度和位置及线锯运动方向的改变,使得碳纤维材料线缝轨迹不是理想的直线。     

硬脆材料切割过程中基于线锯速度的切割力自适应控制

光学玻璃、工程陶瓷以及硅基材料等硬脆材料因其良好的物理性质和化学性质而广泛应用于光学工程及集成电路等高尖端技术领域,但低塑性、高脆性的物理特性会导致其切片在切割过程中易出现效率低和表面质量较差等问题。为提高切片表面质量,建立了金刚石线锯切割过程中线锯速度与切割力的模型,设计最小方差自校正控制器对切割力进行在线实时控制。实验结果表明：所设计的最小方差自校正器能够降低线锯切割系统中切片所受的切割力波动,使切割力趋于稳定;与定参数切割条件下所得的切片进行比较,采用最小方差自校正控制策略切割完成的工件表面形貌较为平整,表面粗糙度值降低约30%.     

Research on Cutting Force of Ultrasonic Diamond Wire Saw

Based on impulse and vibration machining theories,a mathematical model of cutting force for the electroplated diamond ultrasonic wire saw was established using superposition principle.The differences between the cutting forces with and without ultrasonic effect were analyzed theoretically and experimentally.The results indicate that the cutting force of diamond wire increases along with the spindle speed decrease and the lateral pressure increase.The force in ultrasonic vibration cutting is about 20% to 30%...     

00Cr17Ni14 Mo2不锈钢高温抗氢脆性能研究

利用光学显微镜、电子显微镜、俄歇电子谱 /二次离子质谱表面分析仪等结合拉伸实验 ,研究了0 0Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢及其电子束焊缝在 6 5 0℃充氘后组织、微区成分变化与性能的关系 ,以及拉伸应力与氘分布的关系。结果表明 ,高温气相充氘后 ,0 0Cr17Ni14Mo2奥氏体不锈钢及其电子束焊缝抗氢脆性能较明显下降。晶界、孪晶界析出大量的碳化物 ,但拉伸断口形貌并未呈沿晶断裂 ;晶界上未发现S、P等痕量元素的偏聚 ,却产生了富Cr、Mo而贫Ni层 ,这表明晶界成分的变化减弱了晶界析出物对氢脆的影响。电子束焊缝塑性下降 ,拉伸时从该处断裂。拉伸静水应力梯度分布导致氘在拉伸试样断口处富集     

Al-Cu-Mg合金中位错与S相的相互作用

为了研究含第二相的铝合金塑性变形的微观机制,用透射电子显微术研究了过时效Al-Cu-Mg合金在静载拉伸过程的塑性变形时位错与S相(Al2CuMg)沉淀物的相互作用。研究结果表明,在外加应力作用下,首先沉淀物与α-相基体间的相界释放出位错,同时,α-Al母体中的运动位错向着沉淀物运动,随后,这些运动位错在沉淀物前与沉淀物相界释放出的位错相互作用形成位错缠结,故此塑性变形过程可称为位错缠结机制。该研究结果说明,Al-Cu-Mg合金中S相的存在,对位错的运动和塑性变形有很大的阻碍作用,因而能明显增加材料的流变应力和加工硬化能力。     

低温切削奥氏体304不锈钢残余应力研究

为了改善奥氏体304不锈钢的加工质量,采用预冷工件低温切削方法切削奥氏体304不锈 钢,研究其残余应力变化情况。通过有限元软件ANSYS分析液氮浸泡工件温度场分布,指导实际预冷工件试验。实施在不同预冷温度下的低温车削试验,使用测力仪器测量切削过程中的切削力,并通过有限元软件DEFORM模拟不同低温条件下的车削过程,利用后处理功能观察车削过程温度分布。研究结果表明：低温切削可以增加切削过程的切削力,同时减少切削过程中工件表层的温度差,使得残余拉应力减小或者残余压应力增大,且温度越低这种效果越明显。     

SiCp/Al复合材料超精密车削切屑形成机制及形成过程模型

通过观察切屑根部和切屑的形态及金相微观组织,采用细观分析法和金属切削理论分析法相结合,研究、分析了天然单晶金刚石（SCD）和聚晶金刚石（PCD）刀具超精密车削SiC_p/2024Al和SiC_p/ZL101A复合材料时的切屑形成机制,并建立了这两种材料的切屑形成过程模型。结果表明：切屑呈厚度准周期性变化的锯齿状;切削变形时工件材料中微裂纹的动态形成和扩展、剪切角周期变化是形成这种切屑形态的两种主要机制;该材料微观上的不均匀性、材料本身的各种缺陷以及大量不可变形增强颗粒的存在,使得切削时剪切区材料产生大量的微裂纹和微空洞,而其微观组织特性、力学性能特性以及切削时周期性的滑-停现象决定了剪切角周期变化;增强颗粒体分比、切削速度、进给量、刀具刃口半径是影响切屑形成的主要因素。     

SiC单晶切割过程中接触弧长建模与实验

SiC单晶具有良好的物理和机械性能,广泛应用于大功率器件和集成电路行业,但因高的硬度和脆性,使其切割、研磨和抛光加工过程成为难点。在固结金刚石磨粒的线锯切割SiC单晶过程中,由于受各种因素的影响,使得切割力呈动态变化,而影响切割力的直接因素就是工件与线锯之间的接触弧长。根据线锯和工件的运动过程,分析接触弧长产生的过程,建立往复式线锯切割过程中接触弧长的数学模型,并对该过程中实验和仿真产生的误差进行了分析。以单颗磨粒的切深为基础,确定模型中的切削深度。仿真和实验结果表明,建立的模型可以较准确地预测不同工艺参数下的接触弧长。