铝合金L型件压缩变形行为研究

通过对铝合金L型件的压缩过程进行数值模拟,分析了坯料形状对压缩过程中金属的变形行为的影响.结果表明,坯料的形状规格对压缩变形中的金属流动行为影响较大,随着高径比的增加,变形不均匀性增加,坯料出于塑性区的范围变大,坯料外凸变形趋势增大,坯料内孔(内边)压缩变形后的金属变形流动行为的复杂程度也随之增大,为更好地对7075铝合金的L型件压缩变形行为进行研究提供了理论依据.     

W丝增强含Co锆基非晶复合材料的变形行为与力学性能

采用渗流铸造方法制备了W丝增强Zr-Ti-Cu-Be-Co非晶基复合材料，研究了复合材料的变形方式及力学性能。结果表明：W丝增强复合材料在准静态压缩条件下不仅保持了Zr-Ti-Cu-Be-Co非晶基体高的强度，而且表现出很高的塑性。与纯非晶相比提高了900％。随着W丝体积分数的增加，复合材料的变形方式由剪切滑移转变为W丝的弯曲和劈裂。复合材料的宏观塑性变形量与压缩过程中产生的剪切带数量成正比。W丝对非晶基体单一剪切带滑移的阻碍，促进多重剪切带的产生和扩展是复合材料产生大量塑性变形的微观机理。     

镁合金热变形下变形带的形貌和晶体学特征

对不同温度单向压缩下AZ31镁合金不均匀形变组织的形貌和晶体学特征进行了研究.结果显示:形变组织具有很强的温度和应变敏感性;250℃时,晶粒内在变形初期出现大量的{1012}拉伸孪晶和少数{1011}压缩孪晶,随着应变量的加大,拉伸孪晶因相同取向孪晶的合并而急剧减少,而压缩孪晶明显变粗,数量也有所增加;300℃以上时,非基面滑移被激活后,出现了与压缩轴基本垂直的扭折带,其晶体学方向垂直于(0001)基面,扭折带两侧的主滑移系都为(0001)基面滑移,变形初期扭折带界面取向差为2°—6°,随着变形量的增加,扭折带密度加大;温度升高至400℃时,扭折界面发生明显的弯曲.对扭折带和其他变形带的特征进行了对比考察.     

16Mn/Zn复合材料界面组织结构与拉伸变形行为

采用拉伸试验、金相显微镜、扫描电子显微镜对复合铸造法制备的16Mn/Zn复合材料界面层组织和性能进行了研究.研究结果表明:16Mn/Zn复合材料的强度介于锌和16Mn钢之间;受纵向拉伸的条件下,16Mn/Zn复合材料中的微裂纹首先在靠近钢一侧的界面层处萌生,并随载荷增加,微裂纹逐向锌基体扩展,与外加应力相垂直的主裂纹联接成大裂纹,最终导致锌断裂,之后应力由16Mn钢单独承载直至断裂;16Mn/Zn复合材料的纵向拉伸断口分为韧性断裂(16Mn钢)和脆性断裂(界面和锌).     

新型高强度易加工Cu-FeC复合材料的变形行为

采用真空感应熔炼和快速凝固技术制备了界面复合良好,组织性能优异的新型Cu-FeC复合材料,并通过OM、SEM、TEM、XRD以及力学性能测试分别对熔铸态、奥氏体化后的淬火态及其冷轧态复合材料的组织和变形行为进行了研究。结果表明,熔铸态材料内共存有γ-Fe、α-Fe和马氏体相,而经820℃,4 min奥氏体化和淬火处理后,基体内初生Fe-C相可转化为马氏体相,同时析出大量纳米级γ-Fe相粒子;前者在冷轧过程中表现出较好的协调变形性能,而后者会在粗大Fe-C马氏体相内部或附近产生微裂纹;不过两者冷轧变形后的强度均能获得大幅提升,最高抗拉强度达515 MPa,而延伸率又明显高于已报道具有类似强度陶瓷粒子强化铜基复合材料的延伸率,且拉伸过程均表现出明显的塑性变形特征;此外,本研究根据复合材料组织演化规律提出了相应的组织演化模型图。     

Ag-SnO_2复合材料的热压缩变形行为

采用Gleeble?1500热模拟实验机对Ag-SnO2(10%,质量分数)复合材料进行高温压缩变形实验,分析该材料在变形温度为750~900℃、应变速率为0.01~1 s?1条件下的流变应力变化规律;采用透射电镜(TEM)观察Ag-SnO2(10%)复合材料热压缩变形后的显微组织。采用双曲正弦确定了该材料的变形激活能,建立了以Zener-Hollomon参数描述的高温塑性变形本构模型,并验证了本构模型的准确性。结果表明:变形温度和应变速率均对流变应力有显著影响,流变应力随变形温度升高而减小,随应变速率的增加而增大。动态再结晶和孪晶共同作用是Ag-SnO2复合材料热压缩变形的主要变形机制,随应变速率增加,孪晶数量增多,并形成了二次孪晶。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为研究

在Gleeble-1500热模拟试验机上进行热压缩试验,研究了变形温度为900～1150 ℃,应变速率为0.001～10 s-1的TiC颗粒增强钛基复合材料的热变形行为.根据所得应力应变曲线分析了该合金的热变形特征,计算了α+β区域的平均变形激活能为799 kJ/mol,β区域平均变形激活能为105 kJ/mol.并根据动力学模型建立了加工图,分析了加工图中的高功率耗散区和流变失稳区,确定了不同区域的变形机制.观察了变形后的显微组织.结果表明:在温度范围为900～980 ℃,应变速率范围为0.001～0.1 s-1的低应变速率区域发生了超塑性和动态再结晶;在温度范围为1000～1100 ℃,应变速率范围为0.1～10 s-1的高应变速率区域变形机制主要是由亚晶界迁移扩散控制的动态再结晶.两个流变失稳区分别发生在温度为900～950℃,应变速率为0.1～10 s-1的区域和温度为1080～1130 ℃,应变速率为0.001～0.01 s-1区域.     

AlNp/LY12铝基复合材料热压缩变形行为研究

利用Gleeb-1500热模拟力学试验机对40％AlNp/LY12铝基复合材料进行高温压缩试验.研究表明,AlNp/LY12复合材料的高温压缩行为主要受变形温度、应变速率等的影响,其中以变形温度的影响最为显著;随变形温度的升高,变形抗力逐渐下降;随变形速率的增加,变形抗力呈上升趋势.在试验范围内,该复合材料高温压缩变形的最佳温度为500℃,且在应变速率为0.014 s-1时临界应变量最大.     

Cu和Fe大变形下的性能及Cu-Fe原位复合材料的强度计算

对工业纯Cu和纯Fe冷拔变形,研究大变形下性能与组织的变化。研究表明,在大变形的情况下,与退火态相比其抗拉强度、硬度和电阻率均有提高。纯Cu的抗拉强度、显微硬度和电阻率在截面真应变4.621时分别提高80.5%、42.5%和8.00%;纯Fe的抗拉强度、显微硬度和电阻率在截面真应变3.544时分别提高198.2%、54.4%和3.16%。随真应变的增大,Cu、Fe抗拉强度均明显增加,Fe表现的尤为突出。Cu的硬度和电阻率在应变增加到一定值后基本保持不变,而Fe的硬度和电阻率与抗拉强度一样始终随应变的增加而增加。用纯Cu和纯Fe在截面真应变3.544时的抗拉强度计算了Cu-11.5%Fe原位复合材料在相应变形下的抗拉强度,计算结果与测量值相符。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的高温变形行为

在Gleeble-1500热模拟实验机上对原位生成TiC颗粒增强钛基复合材料进行热压缩实验,研究变形温度为700～950 ℃、温度间隔为50 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为,采用XRD、DSC、SEM、OM等实验手段对复合材料的相变点及变形后的显微组织等进行分析和测定.结果表明:流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;在高应变速率条件下,绝热温升对流变应力的影响较为明显;动态再结晶是TiC钛基复合材料热变形的重要机制,变形温度越高,再结晶越易进行,变形速率越高,应变量越大,再结晶晶粒越细小.     

高氮奥氏体不锈钢与316L不锈钢的冷变形行为研究

以一种含氮量达1.0%(质量分数)的高氮奥氏体不锈钢N10和316L不锈制为研究对象,通过在室温下对这两种材料施加不同的压缩变形量,研究了两种材料变形后的显微组织、真应力-真应变曲线和显微硬度.结果表明,两种材料在冷变形量小于20%时,机械孪晶和滑移共同参与变形.随变形量增加至50%,316L的变形方式过渡到以滑移为主,而高氮钢中机械孪晶和滑移仍共同参与变形.高氮奥氏体不锈钢在变形过程中不发生马氏体相变,表明其具有较高的结构稳定性;而316L中有马氏体形成.高氮不锈钢的固溶态强度、硬度和加工硬化系数均显著高于316L,冷变形可大幅提高两种材料的强度.两种材料的显微硬度均与晶粒取向有明显相关性,晶粒取向对显微硬度的影响大于变形不均匀性的影响.对高氮不锈钢表现出的优异性能的机制进行了分析和讨论.     

原位TiB2颗粒增强7075铝基复合材料的热压缩变形行为和显微组织演变

采用等温热压缩实验研究不同变形条件下(变形温度300～450℃、应变速率0.001～1 s?1)原位TiB2颗粒增强7075铝基复合材料的热成形行为、损伤机制和显微组织演变.结果表明,复合材料在低温和高应变速率下的主要损伤机制是颗粒断裂和界面脱粘,而在高温和低应变速率下主要是基体的韧窝断裂.此外,复合材料在高温、低应变...     

纳米SiCp/Al复合材料的热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟机上对纳米SiCp/Al复合材料试样进行了单向热压缩试验,研究其在变形温度为460～520℃、应变速率为0.1～5 s~(-1)条件下的高温变形行为。根据实验数据绘制出纳米SiCp/Al复合材料的真应力-真应变曲线,利用双曲正弦函数模型构建纳米SiCp/Al复合材料的应变补偿本构方程,并通过误差分析对该应变补偿本构方程的准确性进行验证。结果表明:纳米SiCp/Al复合材料的流变应力曲线均呈现出先升高至峰值随后缓慢下降的趋势,流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;在本文试验条件下纳米SiCp/Al热变形激活能的平均值为278.79 kJ/mol;通过应变补偿本构方程得到的流变应力预测值与试验值的线性相关系数为0.991,平均相对误差为2.05%。     

Csf/Al复合材料热压缩变形力学行为的数值模拟

与长碳纤维增强铝基复合材料相比,短碳纤维增强铝基复合材料的最大优点是可以进行二次塑性加工。在复合材料塑性加工中,加工工艺参数对复合材料性能的影响很大。然而由于复合材料界面结构、成分的复杂性和微观性,实验研究无法给出定量的细节过程描述。文章借助数值模拟手段,全面细致地模拟了变形量、温度对复合材料塑性加工的影响,研究了塑性加工时复合材料的应力应变分布规律。实验结果表明,塑性加工时应变主要集中在纤维端部附近,全面进入屈服后纤维的受力随变形量的增加而缓慢增加,变形温度越高,纤维与界面的受力越小,变形越均匀,对保持纤维的长度和界面的性能越有利。     

316L不锈钢在温变形条件下的应变诱导马氏体行为

利用光学显微镜、扫描电镜在不同尺度对样品进行组织观察,通过X射线衍射进行马氏体含量分析,通过SEM、TEM结合组织观察分析试样的变形机制,研究了温变形对316L奥氏体不锈钢应变诱导马氏体含量和显微组织的影响。结果表明,316L不锈钢经温轧变形后,既有板条状马氏体,也有位错型马氏体。200℃下80%的变形量,会导致58. 23%的应变诱导马氏体生成。当变形量为80%时,400℃的变形温度相比于室温变形,其马氏体含量从约64%降低到了约19%。     

SiCp/6061Al合金复合材料循环变形行为的有限元模拟

在细观分析模型的基础上,利用ABAQUS有限元程序对T6热处理后不同体积分数的颗粒增强SiCp／6061Al合金复合材料的单调拉伸行为和单轴循环变形行为进行了有限元数值模拟;同时,通过与相应的实验结果的比较对模拟效果进行了评价．模拟结果表明：由于采用了能够描述基体循环棘轮行为的新的本构模型,利用有限元法模拟可对颗粒增强金属基复合材料的循环变形行为,特别是循环棘轮行为进行合理的描述．模拟结果还揭示了复合材料循环变形行为在细观层次上的不均匀性和复杂性．     

原位合成TiB2／6351复合材料的高温压缩流变行为

在Gleeble-1500D热模拟机上采用等温压缩实验,研究原位合成TiB2/6351复合材料在变形温度为300～ 550 ℃和应变速率为10-3～10 /s条件下的流变变形行为.结果表明:在实验范围内,该复合材料高温压缩时均存在稳态流变特征且属于正应变速率敏感材料;在低应变速率和较高温度条件下, 随变形程度的增加,流变应力增加到峰值后缓慢下降,逐渐趋于平稳,呈现明显的动态再结晶特征;而在较高应变速率和较低温度下,呈现明显动态回复特征;可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数描述TiB2/6351复合材料高温压缩流变行为.通过线性回归分析和优化计算,得出流变应力σ解析表达式中A、α和n分别为3.52×1010 /s、0.023 Mpa-1和7.33,其热变形激活能Q为170.10 kJ/mol.     

变形方式对Cu-8.3Fe-1Ag形变原位复合材料组织性能的影响

分别采用冷拉拔和冷轧变形并结合中间退火工艺,制备了丝状和带状形变Cu-8.3Fe-1Ag原位复合材料。用SEM、精密万能试验机、显微硬度计和电阻测量仪对两种变形方式下试样的微观组织、力学性能和导电性能进行了比较研究。微观组织观察表明:冷拉拔和冷轧变形试样的横截面组织形貌有显著差异,前者为基体上分布着弯曲、扭折、交叠的蠕虫状相,后者为基体上定向排列着与冷轧方向平行的平直颗粒相。力学性能和导电率测试结果表明:相同应变量下,冷拉拔变形的抗拉强度、硬度均高于冷轧变形,但二者的导电率几乎相同。应变量达到6.70时,二者的抗拉强度/硬度/导电率分别达到838 MPa/149 HV/58%IACS和924 MPa/160 HV/58%IACS。     

304L不锈钢高温变形组织的演化

采用Gleeble-1500D热/力学模拟试验机对304 L不锈钢铸态及锻态试样进行了热压缩试验研究,工艺参数为：变形温度950℃～1 150℃、变形量0.7,变形速率0.1s-1。结果表明：铸态的峰值应力低于锻态的峰值应力,铸态组织的动态再结晶明显迟于锻态组织;铸态及锻态304L不锈钢流变应力随着温度的升高而降低;随着变形温度的升高,动态再结晶百分数增加,再结晶组织增多并趋于完全。