全层状结构的γ—TiAl中裂纹扩展的TEM原位观察

本文采用ＴＥＭ原位拉伸技术研究了处于不同取向的全层状结构的Ｔｉ－４９％Ａｌ（原子分数）合金（ＰＳＴ晶体）的断裂机制，结果表明：ＰＳＴ晶体裂纹萌发及扩展机制强烈依赖于ＰＳＴ晶体的晶体学取向，裂纹尖端位错发射能力的不同和界面的约束是造成不同取向ＰＳＴ晶体具有不为断裂机制的根本原因。     

Ti－48at％合金PST晶体的生长与显微组织的研究

采用磁悬浮区域熔炼的方法制取Ｔｉ－４８ａｔ％Ａｌ合金的ＰＳＴ晶体。并对其显微组织进行了金相及ＴＥＭ的观察与分析。结果表明，ＰＳＴ晶体的生长取决于生长速率。当生长速率小于５ｍｍ／ｈ时可获得ＰＳＴ晶体，而当生长速率增至１００ｍｍ／ｈ时，得到柱状晶晶体。ＴＥＭ观察的结果表明，在ＰＳＴ晶体的片层组织中存在三种类型的ＴｉＡｌ／ＴｉＡｌ有序畴界，即真孪晶型，伪孪晶型，１２０°旋转孪晶型界面。     

TiAl合金PST晶体断裂过程原位TEM观察

利用ＴＥＭ原位应变观察技术研究了ＴｉＡｌ合金ＰＳＴ晶体中裂纹扩展过程。发现界面与裂纹的交互作用与界面类型有关，不对称的伪孪晶界面（γ／γＰ）对裂纹扩展的阻碍最强烈。片层界面以及二次裂纹导致的裂纹分叉是层状组织韧化ＴｉＡｌ合金的重要原因。当裂纹与片层界面的夹角不同时，γ相所表现的两种截然不同的断裂方式表明在ＴｉＡｌ合金的脆性本质中包含有位错动力学的因素。     

镍基单晶裂纹扩展路径研究

采用紧凑拉伸（CT）试样研究了3种不同温度（950，850，760℃）和3种不同晶体取向（[001]，[011]，[111]）下镍基单晶合金DD3的断裂特征，采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察分析了裂纹扩展路径及断口形貌。采用率相关晶体滑移有限元程序对试件裂纹尖端三维分切应力场结构、裂纹启裂和扩展机制以及滑移系激活规律进行了模拟计算分析。结果表明：晶体取向和环境温度对裂纹启裂和扩展以及断裂强度和断裂形式有较大的影响，低温下裂纹扩展沿着特定的滑移带方向，与裂纹平面成一斜角，[001]裂纹取向下为45°，[011]裂纹取向下为53．7°，[111]裂纹取向下为90°，这使得宏观上裂纹扩展路径呈现Z字形外观。而温度较高时，发生的Ⅰ型裂纹扩展与加载方向垂直。并且随着温度的升高，断裂形式逐步由脆性断裂转化为韧性断裂。     

一种镍基单晶高温合金持久各向异性行为

研究了一种镍基单晶高温合金DD499的[001],[011]和[111]3个晶体取向在典型应力条件下的持久性能。结果表明,持久寿命的取向依赖性与温度和应力有关。760℃,790MPa时,[001]取向的持久寿命明显高于[011]和[111]取向;1040℃,165MPa时,持久寿命由大到小顺序为[111]>[001]>[011],但不同取向的各向异性减弱。利用SEM观察持久断裂后的断口和组织结构表明,760℃,790MPa时,[001]取向试样的断裂特征为解理和准解理混合型断裂,[011]取向为单系滑移引起的剪切断裂,而[111]取向为多系滑移引起的剪切断裂;1040℃,165MPa时,3种取向都为微孔聚集型断裂。     

循环变形铜单晶体的滞后回线形状变化与驻留滑移带的萌生

本文系统测量并总结了不同类型双滑移取向铜单体循环变形中滞后回线性形状参数ＶＨ随循环周次Ｎ的变化关系,结果表明,与单滑移晶体不同晶体取向双滑移晶体的滞后回线形状变化趋势有显著的影响,ＶＨ与驻留滑移带（ＰＳＢ）的形成有无明业对应关系与该取向单晶体的循环应力－应变（ＣＳＳ）曲线有无平台区或准平台区出现密切相关,ＶＨ随Ｎ的变化关系反映了晶体在循环变形中的微观组织结构的不同变化,通过ＶＨ确定了不同类型双滑移     

基于晶体塑性的镍基单晶合金横向高温力学性能研究

采用CPFEM方法对单晶镍基高温合金DD6在760℃下的横向拉伸力学性能进行了研究,分别在不同晶体取向和加载应变速率条件下对合金的力学性能和晶体变形特征进行了分析。结果表明,计算得到的本构参数可很好的表达其力学性能,在横向拉伸下,弹性模量随晶体偏转角度增加而增加。由于不同取向下滑移系激活情况不同,合金在[100]和[110]取向具有较高的屈服应力,而在[120]取向合金则表现出较低的屈服应力。同一晶体取向不同应变速率条件下,屈服应力与应变速率的自然对数呈线性关系。     

通道间隙对等径角轧制AZ31镁合金板材组织与性能的影响

研究了不同通道间隙下,AZ31镁合金板材在等径角轧制过程中晶体取向的演化特征以及通道间隙对其显微组织和力学性能的影响.X射线衍射分析表明在等径角轧制过程中,随着通道间隙的减小,晶体取向变化加大,(0002)基面取向减弱.等径角轧制后,孪晶明显增多,且随着通道间隙的减小,孪晶数量逐渐增多.单向拉伸试验表明,等径角轧制后的板材,其变形行为和力学性能存在明显的各向异性特征,与等径角轧制前的板材相比,在轧向其屈服强度明显降低由轧制前的240MPa降至155MPa,抗拉强度略有增加,但随着通道间隙的减小,断裂延伸率略有增大;在横向其屈服强度和抗拉强度均增大,随着通道间隙的减小,屈服强度和抗拉强度略有减小,但断裂延伸率增大.     

拉伸过程中SRR99双晶高温合金取向差对拉伸性能的影响

研究了不同取向差下SRR99双晶高温合金的拉伸性能。结果表明,随着取向差的不断增加,材料的塑性变形能力降低,当材料的取向差为4°时,材料的塑性相对最好。同时,随着取向差的增加,材料的断裂机制逐渐由沿滑移带断裂过渡到部分沿晶断裂和完全的沿晶断裂。     

烧结NdFeB永磁材料的力学性能及断裂行为的各向异性

对从同一磁体上切取取向不同的3组烧结NdFeB试样进行抗弯强度测定，对其抗弯断口进行宏观观察和SEM观察。对烧结NdFeB永磁材料的力学性能和断裂行为的各向异性进行了研究。研究结果表明：烧结NdFeB永磁材料的抗弯强度和断裂行为具有明显的各向异性。不同取向方向试样断裂的微观机制都主要为沿晶断裂。当取向方向沿抗弯试样的长度方向时，在断口上发现了明显的穿晶解理断裂，且该组试样的抗弯强度值明显低于沿其它两个方向取向的试样。     

FRACTURE MECHANISM AND MICROMECHANICAL ANALYSIS OF POLYSYNTHETICALLY TWINNED CRYSTALS OF γTiAl ALLOYS

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＧａｍｍａｔｉｔａｎｉｕｍａｌｕｍｉｎｉｄｅｈａｓｒｅｃｅｉｖｅｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｔｔｅｎｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｔｒｏｏｍａｎｄｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ,ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｃｒｅｅｐｂｅｈａｖｉｏｒａｎｄａｄｅｑｕａｔｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ［１］．ＴｉｒｉｃｈγＴｉＡｌｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｈａｖｅｇｏｏｄｐｒｏｓｐ…     

α2相滑移系对全片层组织TiAl合金屈服应力影响的初步分析

基于PST晶体的微结构和γ相及α2相普通位错和孪晶滑移启动，结合细观力学方法，通过数值模拟两相中的各滑移系上的分切应力，得出PST晶体屈服应力和外加载荷与片层之间夹角θ的关系。重点分析了α2相中柱面滑移系的启动对PST晶体屈服应力大小变化的影响。α2相中柱面滑移系的启动对PST晶体小加载角方向的屈服应力有比较明显的影响。所采用的细观方法和得到的结论对进一步研究全片层TiAl合金的屈服强度有一定的参考价值。     

Changes in lamellar microstructure by parallel twinning during creep in soft PST crystal of TiAl alloy

Comprssion creep tests of a Ti-48%Al (mole fraction)alloy were carried out at 1150K with soft-orientated PST crystal.Parallel twinning took place during the creep.Changes in lamellar microstructure caused by the parallel twinning were investigated.and their effects on creep deformation behavior were discussed.The results show that the parallel twinning occurs in early stage of creep,and makes significant contribution to creep strain in the domains favorably oriented for the twinning.The nucleation of parallel twins finishes at a strain of about 3%.There is a critical resolved shear stress for parallel twinning,and it is about 50MPa in the Ti-48%Al PST crystals at 1150K.Te activity of parallel twinning increases with increasing applied stress or in a coarse lamellar material.The addition of parallel twins reduces the average value of lamellar spacing.In general,the refinement of lamellar structure should improve creep resistance.However the strengthening by parallel twinning is not evident in creep of the soft PST crystals because the soft deformation modes are the dominant deformation mode in the crystals.     

IN-SITU OBSERVATION OF CRACK PROPAGATION IN PST CRYSTALS OF Ti-49% AlALLOY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮγＴｉＡｌｂａｓｅａｌｏｙｈａｓｂｅｅｎｏｆｍｕｃｈｉｎｔｅｒｅｓｔａｓｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｅｒｏｓｐａｃｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｌ...     

片晶增韧硬质合金研究进展

本文分析总结了国内外在片晶硬质合金方面的研究成果。片晶WC的形成主要有两种方式,溶解-析出（再结晶）和通过在各种化学介质中片晶WC成核并长大。高度取向片状WC的制备是W颗粒尽可能被压成片状后,与石墨反应转化为高度取向的片状复式碳化物（CoxWyCz）聚集颗粒,再转化为片状WC。混乱取向的片状WC硬质合金可通过使用CoxWyCz＋C混合粉末进行制备。片晶WC硬质合金通过区域性微裂纹、裂纹偏转、裂纹分枝、裂纹龟裂及裂纹桥接等方式阻碍了裂纹进一步扩展,提高了合金断裂韧性。片晶硬质合金具有更为优异的室温力学性能和高温力学性能,在切削应用研究中也表现出了优异的耐磨性和抗崩刃性。但是,目前片晶硬质合金的生产工艺存在着碳含量难以控制以及烧结温度过高等的问题,限制了其产业化生产及应用领域。     

A MICROMECHANICAL MODEL FOR γ-TiAl BASE PST CRYSTALS

An analytical micromechanical method is proposed to examine the dependence of plastic deformation on the microstructure for a PST crystal. The sub-domain rnicrostructure of the γ phase and the effect of the α2 phase are taken into account by a proper micromechanical formulation,the dislocation slip and twinning deformation mechanisms are considered in the context of crystal plasticity. The model can well predict the dependence of stress-strain relations on loading angle with respect to the microstructure. The influence of the twinning and lamellar spacing on the deformation behavior and biaxial yield surfaces for PST crystals are also examined.     

A MICROMECHANICAL MODEL FOR γ-TiAl BASE PST CRYSTALS

An analytical micromechanical method is proposed to examine the dependence of plastic deformation on the microstructure for a PST crystal. The sub-domain microstructure of the γ phase and the effect of the α2 phase are taken into account by a proper micromechanical formulation, the dislocation slip and twinning deformation mechanisms are considered in the context of crystal plasticity. The model can well predict the dependence of stress-strain relations on loading angle with respect to the microstructure. The influence of the twinning and lamellar spacing on the deformation behavior and biaxial yield surfaces for PST crystals are also examined.     

Deformation structure during creep deformation in soft orientation PST crystals

Deformation microstructure of soft polysynthetically twinned (PST) crystals Ti–48A1 was investigated. The soft orientation with the lamellar plates oriented 35° to compression axis was deformed at 1150 K under applied stresses of 100–251 MPa. Macroscopically anisotropic deformation was observed after creep deformation. Deformation took place in the maximum shear stress direction in the soft orientation. Dislocation structures in γ domains of six different variants were examined by transmission electron microscopy. Operative slip and twinning systems were also analysed. Macroscopic plastic strain and strain compatibility at domain and lamellar boundaries were discussed in terms of the slip systems in each domain. Refinement of lamellar occurred by mechanical twinning during creep deformation.     

定向凝固TiAl-Nb合金的显微组织控制与力学性能(英文)

合金的片层组织。由于合金定向凝固过程中发生完全包晶转变,在枝晶固液生长界面条件下,即可获得片层方向与生长方向成0°或45°夹角的多孪晶合成晶体(PST)。在适当的生长条件下,当片层方向与生长方向平行的片层团在二次定向凝固过程中发生籽晶作用时,可以控制PST晶体内部的片层方向仅与生长方向平行。合金中低含量B的加入会导致非包晶α相的生长,从而不利于控制片层方向。定向凝固TiAl-Nb合金中存在较大的氧化钇颗粒与条状硼化物颗粒,导致其室温拉伸延伸率仅接近2%。