分子动力学模拟不同层错能单晶Ni及其合金拉伸变形行为

采用分子动力学模拟了不同尺寸模型的单晶Ni及Ni₅₇Cr₁₉Co₁₉Al₅合金[100]晶向拉伸变形过程,确定了具有稳定塑性流变应力的模型尺寸,进一步研究了在具有稳定塑性流变应力的相同模型下单晶Ni及其合金拉伸变形行为。结果表明,层错能较低的单晶Ni₅₇Cr₁₉Co₁₉Al₅合金在小尺寸模型拉伸变形时,容易形成多层孪晶结构或变形孪晶;模型的横截面边长大于30倍的晶格常数时,塑性流变阶段流变应力、相结构及位错密度随应变起伏趋于平稳。具有稳定流变应力的相同尺寸单晶Ni及其合金拉伸时,层错能越低,塑性变形时层错面的面积越大。Shockley不全位错在单晶Ni及其合金塑性变形过程中起主导作用,多层孪晶的形成伴随着位错耗尽,变形孪晶的形成与湮灭则主要由位错饥饿机制主导。     

新型Al-Mg-Zn合金不同应变率动态冲击性能与组织变化

通过Gleeble-1500、分离式Hopkinson压杆、金相、扫描和透射电镜探究了Al-Mg-Zn合金准静态及动态冲击过程中的力学性能和组织演化。Al-Mg-Zn合金在准静态下表现为整体应变硬化效应。合金在1300s_^-1~3800s_^-1对应变率敏感,在4800s_^-1时几乎无应变率敏感性。合金晶粒随应变率变化发生不同程度的变形,且随着应变率的提高,晶粒变形不均匀性加重;析出相粒子形态、密度、尺寸等在4800s_^-1动态冲击前后发生明显变化。     

锻态GH4742合金的热变形行为及组织性能演变

利用单道次等温压缩实验获得了锻态GH4742合金在变形温度为 1020~1150 ℃、应变速率为0.001~1 s_^-1、真应变为0.65时的真应力-应变曲线,构建了GH4742合金的热变形本构方程和热加工图,并采用SEM、EBSD等研究了热变形过程中微观亚结构以及γ′相的演变规律,建立了变形工艺条件-组织形态差异-性能变化之间的关联性。结果表明：合金的组织性能演化机制与Z参数密切相关,1080 ℃低温变形时,应变速率由0.001 s_^-1增加至1 s_^-1后,lnZ值由75.6增加至82.6,热效应增强,小角度晶界比例降低,动态再结晶比例增加,组织发生细化,基体硬度增加;1110 ℃高温变形时,随着应变速率增加,lnZ值由74增加至78.5,位错滑移和晶界迁移减缓,小角度晶界比例增加,动态再结晶比例降低,加工硬化程度增加,基体硬度增加。GH4742合金不发生动态再结晶晶粒粗化的临界lnZ值为73。结合热加工图和变形组织分析得出锻态GH4742合金良好的加工区域为变形温度1110～1150 ℃、应变速率0.01～0.1s_^-1。     

粉末冶金态与铸态Ti-5553合金高温不连续屈服行为和绝热温升效应对比研究

本文系统地研究了粉末冶金态与铸态Ti-5553合金在温度为700 ℃~1100 ℃、应变速率为0.001 s_^-1~10 s_^-1条件下的高温不连续屈服行为和绝热温升效应,并对这两种同名义成分不同制备工艺的钛合金进行了对比研究。结果表明：两种合金不连续屈服的幅度均与应变速率呈正相关关系,并与温度呈近似负相关关系, 两种合金中出现的不连续屈服现象符合动态理论。在相同变形条件下,铸态合金中不连续屈服的幅度更大,其原因是相对于粉末冶金态合金,铸态合金中的起始位错密度低,这更有利于晶界处可动位错的突然增殖与扩展。两种合金在热变形中绝热温升的大小均随应变速率的升高而逐渐增大,并随着变形温度的升高而逐渐降低。在相同变形条件下,粉末冶金态合金的绝热温升效应相比与铸态合金较弱,这是因为粉末冶金态合金具有较低的变形抗力和较高的协调变形能力。     

温度及应变速率对NZ31镁合金锯齿流变类型转变的影响（英文）

将固溶处理后的NZ31镁合金在不同温度及应变速率下进行拉伸实验,研究温度及应变速率对锯齿流变(Portevin-Le Chatelier效应)特征的影响。合金的锯齿流变行为出现在温度为150到250℃之间,在250℃时表现最剧烈,并且在晶粒内部可以发现特定取向的滑移带。随着温度的升高或应变速率的降低,锯齿流变类型由A型逐渐转变成C型。单个A型锯齿可划分为局部钉扎、完全钉扎和脱钉三个阶段。当温度升高或者应变速率降低时,溶质原子钉扎能力的增强会促进完全钉扎阶段的形成或者抑制脱钉阶段的发生,从而引起锯齿类型的转变。     

一种镍钴基变形高温合金蠕变变形机制的研究

研究了一种新型镍钴基变形高温合金在650—815℃和不同加载载荷条件下蠕变后的变形组织.结果表明,经过固溶热处理后合金中存在2种尺寸的γ′相.当蠕变温度高于725℃时,大γ′相开始粗化.蠕变温度为650℃时,合金主要通过位错滑移切割γ′相形成层错的方式变形;蠕变温度在725—760℃之间时,蠕变变形组织主要为层错和微孪晶.随着加载载荷和蠕变温度的升高,层错和微孪晶不再独立存在于γ′相中,而是贯穿γ′相和基体;当蠕变温度升高至815℃时,合金主要通过位错绕过γ′相的方式变形.     

铸态粗晶Ti-5553钛合金高温变形行为与机理研究

本文借助Gleeble-3800热模拟试验机系统地研究了铸态粗晶Ti-5553合金在温度700 ℃~1100 ℃、应变速率为0.001 s_^-1~10 s_^-1条件下的高温变形行为。研究结果表明合金的流变应力对变形温度和速率都有强敏感性,流变软化过程也随变形参数的改变呈现出不同的模式。通过经典的动力学模型,建立了合金高温变形的本构关系和激活能分布图,进一步基于动态材料模型构建了合金的热加工图并实现了对不同加工区间变形机制的识别。合金在低温区(700 ℃)和高速率区( 1 s_^-1)均展现出失稳变形的特征,包括外部开裂、绝热剪切带、局部流变等机制,在实际加工中应对这些加工区域进行规避。合金在800 ℃及中低速率( 0.1 s_^-1)变形下的主导机制为α相的动态析出,在中高温(900 ℃-1100 ℃)及中低速率变形下的主导机制为动态回复与动态再结晶的结合。此外,合金在高温较低应变速率(1100 ℃/0.01 s_^-1)条件的变形中表现出大范围动态再结晶的行为特点并伴随稳定的流变软化,因此此条件附近的参数区间被认定为该合金的最优加工窗口,应在实际加工中给予优先考虑。     

Ti-Cu基合金玻璃形成能力与力学性能

本文基于“二元共晶混合”法设计Ti-Cu-Ni-Zr合金成分,通过水冷铜模铸造法制备出不同直径Ti-Cu-Ni-Zr合金棒。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究了Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力和力学性能。结果表明,Ti-Cu-Ni-Zr合金具有较高的玻璃形成能力,其临界直径可达4 mm;Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力近似相等,而表征玻璃形成能力的热力学参数过冷液相区ΔT_x,参数γ,约化玻璃转变温度T_rg也近似相等。通过对合金力学性能进行研究,结果表明,Ti_32.3Cu_47.6Ni_7.9Zr_12.2和Ti_31.6Cu_48.2Ni_7.7Zr_12.5大块非晶合金分别具有0.7%和0.2%的塑性,而Ti₃₀Cu_49.5Ni_7.2Zr_13.3和Ti_28.55Cu_50.7Ni_6.75Zr₁₄大块非晶合金断裂机制近似为脆性断裂。Ti-Cu-Ni-Zr大块非晶合金塑性越大,其剪切带数量越多且扩展深度越大,反之亦然。另外,对于塑性材料,当锯齿流变振幅越大时,对应样品表面剪切带扩展深度越明显,当锯齿流变振幅越小时,对应样品表面剪切带扩展深度较浅;近似脆性断裂的锯齿流变对应次剪切带萌生,而对于完全脆性大块非晶合金,在应力-应变曲线上并未发现锯齿流变现象,相应的在样品外表面也并未发现次剪切带。     

GH2907合金热变形行为及热加工图

通过热模拟压缩实验研究了GH2907合金在变形温度为950~1100℃、应变速率为0.01~10s_^-1、变形量为60%条件下的热变形行为,流变应力随着变形温度的升高或应变速率的降低而显著降低;根据Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数,计算了热变形激活能Q,建立了GH2907合金的热变形本构方程;根据动态材料模型,确定了GH2907合金在不同应变下的功率耗散图,功率耗散效率η较高的区域位于温度为1050~1100℃,应变速率为0.01~0.03s_^-1范围,在该变形区域内组织发生了明显的动态再结晶现象;基于Preased失稳判据,绘制了GH2907合金在不同应变下的热加工图,流变失稳区位于高温高应变速率区域,即温度为970~1100℃,应变速率为0.6~10s_^-1范围,在该变形区域内动态再结晶晶粒沿着绝热剪切带和局部流动分布。根据GH2907合金热加工图及微观组织分析得到适宜的加工区域是温度为1050~1100℃,应变速率为0.01~0.03s_^-1范围。     

γ/α 2 相界面对TiAl合金超音速微粒轰击影响的分子动力学模拟

为探究γ/α₂相界面对TiAl合金在轰击过程中的变形机制和轰击后力学性能的影响,通过分子动力学来模拟超音速微粒轰击双相TiAl合金的过程。结果表明：γ/α₂不同厚度比模型的冲击变形机制不同,变形主要集中在γ相和界面处。随着γ相厚度的减小,与相界面接触的位错首先被界面处的失配位错网络吸收,然后在相界面处成核,最终穿过相界面进入α₂相。冲击过程中产生的位错以Shockley位错为主,试样中形成了不完全层错四面体。冲击之后分别使用单轴拉伸模拟和纳米压痕模拟,测定了试样的强度和表面硬度。拉伸过程中相变、孪晶和层错是不同厚度比试样的主要变形机制。与其他试样相比,厚度比为1:3的双相TiAl合金在冲击后具有最高的屈服强度、硬度和弹性模量。     

MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF THE INTERACTION BETWEEN 30o PARTIAL DISLOCATION AND MONOVACANCY IN Si

利用基于Stillinger--Weber(SW)势函数的分子动力学方法分析了Si中30^o部分位错和单空位(V₁)的相互作用. 不同温度、剪应力作用下的计算结果表明, 在
温度恒定条件下, 剪应力较小时, V₁对位错有钉扎作用; 当施加的剪应力达到临界剪应力时, 位错脱离V₁的钉扎继续运动, 并且将V₁遗留在晶体中; 随温度的
升高, 临界剪应力近似线性下降. 通过不含V₁和含有V₁的模型中位错芯位置的对比后发现, V₁对滑过它的30^o部分位错有明显的加速作用.     

DEFORMATION BEHAVIOR OF SPRAY–DEPOSITED La–BASED BULK AMORPHOUS ALLOY IN SUPERCOOLED LIQUID REGION

研究了喷射成形大尺寸La₆₂Al_15.7(Cu, Ni)_22.3非晶合金在过冷液相区内的塑性变形行为. 结果表明, 随加热温度 的增加和应变速率的减小, 该非晶合金由非稳态变形向单一稳态变形行为转变. 当应变速率为5×10^-3 s^-1, 温度为443 K和挤压比为6.25时, 喷射成形La₆₂Al_15.7(Cu, Ni)_22.3非晶合金样品的密度由挤压前的5.723增加到挤压后的5.924 g/cm³, 达到了同成分吸铸态非晶合金密度 (6.134 g/cm³) 的96.6%. 挤压后非晶合金样品依然保持完全非晶态.     

ZrO2对钼铼合金微观组织与性能的影响

钼铼合金具有优良的力学性能和机加工性能,是电子、核工业等领域关键的结构材料。在钼铼合金中加入氧化锆,形成弥散强化作用,并结合形变强化来提高材料的力学性能。研究发现,合金粉粒度随着ZrO₂含量的增加而减小,在含量为0.7%时晶粒尺寸最细小均匀;ZrO₂颗粒在合金的变形和断裂过程中表现出钉扎效应,显著提升合金的抗拉强度、屈服强度和断后延伸率等力学性能;ZrO₂强化钼铼合金的抗拉强度和断后延伸率在ZrO₂含量为0.7%时达到最高值,随后减少;ZrO₂基本弥散分布在晶界处并与钼基体形成良好结合界面,可以抑制晶界的迁移,提高钼合金的变形抗力。     

FCC/L12共格高熵合金Al0.1CoCrFeNiTi0.1热压缩PLC变形行为

采用真空感应熔炼(VIM)方法,结合特定的热处理工艺,制备具有FCC/L1₂两相共格的Al_0.1CoCrFeNiTi_0.1高熵合金,在宽温度(298K-973K)内进行系统的准静态单轴恒温压缩试验。使用SEM和XRD测试方法对高熵合金微观结构形貌进行观察;根据热力学和晶体学理论计算FCC固溶体相和L1₂相纳米沉淀相的晶格参数和热力学参数,并解释其形成原因;通过Image j图像处理软件自动统计L1₂相在晶内和晶界处的尺寸、间距以及体积分数。结果表明：L1₂相与FCC相晶格常数和晶面间距的比值分别约为1.008和0.605;该高熵合金的平均原子半径 ;平均混合熵 ;平均混合焓 ;价电子浓度 ;由EDS能谱分析得到L1₂沉淀相粒子化学式为 ;在热压缩变形过程中,在同一温度下的初始应变阶段,随着应变的增大,PLC锯齿屈服强化现象的A型锯齿波逐渐消失;而当温度大于873K,应变大于0.213时,则有B型锯齿波出现。这主要与合金各阶段的变形机制有关。     

考虑加工硬化和动态软化的FeCrNiMn中熵合金本构模型

采用等温压缩分析了Fe_0.25Cr_0.25Ni_0.25Mn_0.25中熵合金在900~1050 ℃、0.001~1 s^-1应变速率范围内的流变行为。结果表明,热变形以动态再结晶为主,与其他低堆垛层错能的合金一样,流变曲线呈单峰形状。建立了本构模型来描述整个变形过程,分析了加工硬化行为和动态软化过程。利用Kocks-Mecking图发现,在加工硬化阶段,合金的硬化速率随应力呈线性降低,因此应力-应变行为可以用传统的位错密度模型来描述。同时,采用经典的JMAK方程描述由动态再结晶引起的软化过程。此外,对本构模型进行了进一步的修改,减少了参数的数量,简化了回归分析。所提出的半物理模型不仅可以准确地预测应变范围外的应力-应变行为,而且可用于其他低层错能合金。     

粉末TC4钛合金热压缩动态软化行为分析

通过热模拟压缩实验获得的应力应变曲线表明粉末TC4钛合金在温度为850~950℃,应变速率为0.1~10s_^-1范围内变形时具有加工硬化和连续的动态软化特性,建立了材料本构方程,很好的描述了粉末TC4钛合金的流变行为。进一步对动态软化行为进行了分析,并计算了各种因素对软化的影响程度。结果表明：变形温度越低,应变速率越小,流动软化程度越大;在应变速率为1s_^-1和10s_^-1时,主要是变形热导致流动软化;当应变速率为0.1s_^-1,温度为850℃和900℃时,有变形热、动态相变和α相形态演化三种软化因素,且温度越低,α相形态演化导致的软化占比越大,温度增加,动态相变软化所占比例增加;当应变速率为0.1s_^-1,变形温度为950℃时,有变形热和动态相变两种软化因素,变形量增加,动态相变软化所占比例增大。     

热处理态激光立体成形Inconel 718高温合金的组织及力学性能

研究了经过高温均匀化固溶处理+中间δ时效处理+双级时效处理的激光立体成形Inconel 718合金的组织及力学性能,并考察了热处理后合金的位错组态.结果表明,由于热处理过程中的再结晶行为,合金组织由沉积态的初始柱状晶转化为等轴晶.Laves相完全固溶,针状δ相以及γ″强化相分别在晶界处以及γ基体上大量弥散析出.激光立体成形Inconel 718合金热处理态的抗拉强度、屈服强度、延伸率以及断面收缩率均达到锻件标准.位错与γ″相的相互作用为位错切割γ″相以及位错绕过γ″相,在位错绕过γ″相的区域,位错密度比位错切割γ″相区域高.由于热处理态δ相尺寸大于锻件,位错会在δ相中发生塞积.碳化物和位错之间也存在强烈的相互作用,通过钉扎和拖曳作用来阻碍位错运动.     

Al_xCrMnFeCoNi高熵合金的显微结构、拉伸性能及锯齿流变形为（英文）

研究双相Al_xCrMnFeCoNi (x=0.4,0.5,0.6,摩尔分数,%)高熵合金的显微结构、拉伸力学性能与锯齿流变形为。经热力学处理后合金的显微组织由铸态树枝晶演化为由fcc和bcc组成的等轴晶。随A1含量增加,bcc相体积分数增大,fcc晶粒尺寸减小,合金强度得到显著提高。在中温区间,随试验温度升高,锯齿流变类型发生A+B→B+C(C)转变。因Al原子对位错的钉扎作用较强,含Al合金的平均锯齿应力振幅明显高于不含Al的CoCrFeNiMn合金。早期的小变形使fcc晶粒产生较低密度位错列和弯曲位错,而bcc晶粒中位错的攀移和剪切机制占主导地位。较大塑性变形后,位错的交滑移和扭折现象频繁发生,而高密度的位错缠结形成位错胞结构。     

微量Gd添加对Mg-8Zn-1Mn-3Sn合金组织转变及性能的影响

研究了微量Gd的添加对Mg-8Zn-1Mn-3Sn合金显微组织及性能的影响。结果表明,Mg-8Zn-1Mn-3Sn-xGd主要由α-Mg基体、MgZn₂、Mg₇Zn₃、Mg₂Sn相、MgSnGd相组成。MgSnGd相为高温相,在合金凝固过程中最先形成,改变了凝固过程,使晶界处半连续第二相转变为断网状。MgSnGd相与α-Mg基体存在共格位向关系,能作为异质形核核心细化合金晶粒。Mg-8Zn-1Mn-3Sn-0.5Gd合金的综合力学性能最佳,合金力学性能得到显著提高的机制为通过添加Gd元素细化晶粒组织、MgSnGd相钉扎晶界阻碍位错运动以及晶界第二相形貌转变。     

STUDY ON HIGH TEMPERATURE DEFORMATION CHARACTERISTICS OF Cu–0.23%Al2O3 DISPERSION–STRENGTHENED COPPER ALLOY

利用Gleeble--1500热模拟机、金相以及透射电镜对Cu--0.23%Al₂O₃(体积分数)合金高温塑性变形过程中的流变应力和显微组织变化规律进行了研究. 研究结果表明, Cu--0.23%Al₂O₃合金在热压缩过程中,热压缩条件不同流变应力变化规律会有所差异. 此外, 还求得了该合金高温变形的平均激活能和其他相关材料常数, 据此建立了峰值屈服应力--应变速率--温度之间的本构方程. 随热压缩温度的升高, 基体内动态再结晶晶粒尺寸和数量不断增加, 而在同一温度压缩时, 随应变速率的增加,组织分布不均匀性有所增加, 亚晶尺寸不断减小, 位错密度先增加后降低.