变形条件对C-Mn钢力学性能的影响机理

借助Gleeble 3500热模拟试验机和lnstron 8801试验机对一种C-Mn试验钢进行了高温和室温拉伸试验,测量和计算了试验钢的力学性能,观察了断口形貌和显微组织,分析其力学性能随拉伸温度和应变速率变化的规律及机理.结果表明:随拉伸温度的升高和应变速率的减小,试验钢的屈服强度和抗拉强度逐渐降低,屈强比呈上升趋势;而断面收缩率在720℃出现极小值,随应变速率的增加逐渐增大.温度和应力作用引发的杂质原子的非平衡晶界偏聚影响着试验钢的塑性.     

DP980高强钢动态拉伸力学行为

对比分析DP980高强钢在应变速率10~(-3)~10~3s~(-1)范围内的动态拉伸实验结果,研究其力学行为以及断裂模式特点。结果表明:应变速率从准静态(10~(-3)s~(-1))增加至10~0s~(-1)过程中,强度基本保持不变,塑性下降了7.5%;应变速率从100s~(-1)增加至103s~(-1)过程中,强度不断增大,而塑性在10~0~10~2s~(-1)范围内上升14%,随后在10~2~103s~(-1)范围内下降了24.7%;应变速率敏感系数m始终随应变速率的增加而升高。变形过程中,位错增殖强化和加速阻力是强度上升的主要原因。塑性变形集中在铁素体中,微孔裂纹主要沿马氏体/铁素体交界扩展。试样沿厚度方向上的宏观断口,在应变速率小于101s~(-1)时呈"V"形杯锥状,在应变速率高于10~1s~(-1)时则是与拉伸方向成约45°的纯剪切型。     

应变速率对低温拉伸316LN奥氏体不锈钢微观组织和力学性能的影响

以两种应变速率(5×10~(-4)s~(-1)和1×10~(-2)s~(-1),分别代表慢速拉伸和快速拉伸)对316LN奥氏体不锈钢板状试样进行低温(-40℃)单轴拉伸实验,借助金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及三维形貌轮廓仪分析了拉伸变形过程中的微观组织演变和力学性能变化规律。结果表明,316LN奥氏体不锈钢在低温拉伸条件下发生形变诱导马氏体相变,且马氏体转变量随着应变速率的增加而减少;屈服强度随着应变速率的增加而升高,抗拉强度和延伸率则随着应变速率的增加而降低;拉伸断口形貌均呈现出典型的韧性断裂特征。变形组织均以位错缠结和T-M(Twin-matrix)层片状组织为主,随着应变速率的增加,位错缠结程度加剧,T-M层片状组织的层片间距减小。     

高锰Hadfield钢单向拉伸变形及断裂行为研究

本研究测试了高锰Hadfield钢室温下在大应变速率(分别为6×10~(-3)s~(-1)、6×10~(-4)s~(-1)、3×10~(-5)s~(-1)和6×10~(-6)s~(-1))范围内的单向拉伸变形的力学响应行为,分析了合金的变形行为及裂纹萌生与扩展规律。结果表明:在不同应变速率下均存在动态应变时效现象,且延伸率具有正的应变速率敏感性。拉伸变形后,奥氏体晶粒内产生了大量位错和层错,以及细小且相互平行的形变孪晶。应变硬化率随真应变的增加依次表现为"减小—增大—减小"三个演变阶段。其中,第二阶段的增大现象是形变孪晶的急剧增加而形成孪生硬化所致。垂直于拉伸变形方向分布的高密度滑移带是裂纹萌生的主要区域。裂纹扩展以沿垂直拉伸方向的穿晶形式为主,结合沿孪晶方向进行。高锰Hadfield钢的主要变形机制是滑移与孪生的相互竞争。     

600 MPa级相变诱导塑性钢的动态力学性能

目的研究相变诱导塑性钢不同应变速率下的力学性能,尤其是动态力学性能。方法对600 MPa级相变诱导塑性钢进行了准静态至动态6种不同应变速率下的力学性能测试,并对各试样断口处残余奥氏体含量进行了测试比对。0.001~0.01 s~(-1)准静态测试在ZWICK Z050万能试验机上完成,0.1,1,10,100 s~(-1)动态测试在ZWICK HTM5020液压伺服高速拉伸试验机上完成。结果力学测试结果表明,TRIP600具有明显的应变速率效应。在较高速率下,随应变速率的升高材料屈服强度、抗拉强度及伸长率都有一定程度的提高。结论断口处残余奥氏体含量在较高速率下无明显差别,表明较动态条件下应变速率对残余奥氏体转变影响不明显。     

热轧双相钢的低温拉伸

研究了 Si-Mn-Cr-Mo 系列热轧双相钢从室温到-180℃,三种不同应变速率下的低温性能和断裂特征。结果发现此钢具有良好的低温延性。在三种应变速率下,随实验温度的降低,在断裂强度和屈服强度增加的同时延伸率基本保持不变。在相同试验温度下,断裂强度与应变速率无关,而高应变速率使屈服强度有所增加,使延伸率稍有降低。用 SEM 和 TEM 对各种样品断口和位错组态观察表明:此钢的冷脆转变温度在-100—-140℃之间,并且随实验温度的降低,马氏体的位错组态发生了相应的变化。微观结构的变化反映了材料的加工硬化能力,并且与宏观力学性能的变化相对应。     

计及温度与应变率效应的超高分子量聚乙烯纤维束的拉伸力学性能

文中针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维束在计及温度(-60～80℃)和应变率(1×10^-5～3.3×10^-2s^-1)的25种工况下,基于轴向拉伸实验数据,研究了UHMWPE纤维束力学性能的温度和应变率效应及其破坏模式。结果表明,UHMWPE纤维束的力学性能具有一定的应变率和温度效应,但后者具备更为强大的影响力,其使UHMWPE纤维束在温度高于50℃时强度产生显著下降;此外,低温在提升UHMWPE纤维束拉伸强度的同时也会削弱其力学性能的应变率效应,在-40～-60℃范围内,UHMWPE纤维束拉伸强度和失效应变基本不受应变率影响。在UHMWPE纤维束的损伤破坏模式研究中发现,在脆-韧性转变存在的温度区间内(25～80℃),转变发生的临界应变率与温度之间具有密切联系,温度每升高约30℃,临界应变率就会提升1个量级。     

低碳钢在Ae3以上形变诱导铁素体的形成和性能

对低碳钢在Ae_3以上进行了单道次快速大形变量变形,测定了材料在高温变形前后的室温拉伸曲线并观察其断口形貌。对结果的分析表明,低碳钢在Ae_3以上的温度发生形变诱导铁素体相变,是形成超细晶粒(3μm左右)的主要原因。应变速率大于0.1 s~(-1)时,可诱导形成铁素体晶粒,且随着应变速率的提高铁素体分数增加而晶粒尺寸减小;当应变速率大于10 s~(-1)时铁素体分数达到饱和,晶粒尺寸的变化不大。与先共析铁素体相比,形变诱导铁素体的强度和硬度大大提高,低碳钢Q235的屈服强度由250 MPa左右提高到510 MPa,抗拉强度则达到615 MPa,而形变诱导铁素体的塑性有所降低,但仍保持较高的水平。     

高温处理温度对中密度C/C复合材料性能的影响

研究了中密度(1.45～1.55g/cm3)针刺C/C复合材料分别经过1800℃、2000℃、2200℃高温处理后的热学和力学性能变化.随着处理温度的升高,材料的径向压缩强度逐渐降低,1800℃处理后材料的轴向压缩强度高于未处理试样.室温拉伸强度随处理温度的升高而增大,高温拉伸强度则随处理温度的升高而降低,未处理试样高温拉伸强度达到94.7MPa,2200℃处理后只有65.6MPa,但仍高于室温拉伸强度(50MPa左右).不同温度处理后材料的高温轴向弯曲最大载荷应变和模量趋于一致,而室温测试结果随着处理温度的升高而降低.轴向拉伸模量和延伸率随温度变化的规律性则不强.材料的轴向热膨胀系数随处理温度的升高而降低,但变化幅度不大,室温至1000℃线胀系数为(1.5～2.0)×10-6/℃.未处理试样和1800℃处理试样的径向导热系数相当,1000℃时约为11W/(m·K),2000℃和2200℃处理试样的导热系数相当,1000℃时约为15W/(m·K).与1800℃处理后薄壁构件的变形性相比,2200℃处理构件变形大,出现不等量变形现象.     

工业纯钛低温拉伸和循环变形中的孪生行为

在-196℃下对钛进行了拉伸和低周循环变形,观察分析了变形后试样的微观组织.结果表明,工业纯钛在-196℃拉伸变形后,强度比在室温下拉伸变形有了明显的提高,塑性也有明显的增加;在-196℃下循环变形时,循环应力-应变曲线位于-196℃静拉伸应力-应变曲线的上方,显示出明显的循环硬化特征.微观组织观察表明,-196℃拉伸及循环变形试样中存在着大量的孪晶,且孪晶数量随着循环应变幅及循环周次的增加而增加.在工业纯钛-196℃下的拉伸及循环变形中孪生起重要作用.     

Zn—4%Al合金超塑性变形性能及添加Cu、Mg的影响

本文研究了Zn—4％Al合金的超塑性拉伸性能,板材成型性以及合金元素Cu、Mg对上述性能的影响。结果表明:在350℃以下的温度区间和1.38 ×10~(-3)/s以上的应变速率区间内,该合金的延伸率随温度的升高和应变速率的降低而提高;合金元素Cu、Mg可同时提高该合金的超塑性变形性能和室温强度;经超塑性变形后合金的室温强度明显提高。     

形变温度对Fe-20Mn-3Cu-1.3C TWIP钢拉伸变形行为的影响EI北大核心CSCD

运用温控拉伸实验,分析了在-100~200℃范围内变形时形变温度对Fe-20Mn-3Cu-1.3C钢力学性能和形变机理的影响。观察分析了拉伸试样的显微组织,并利用热力学经典模型,估算了温度对孪晶诱发塑性(TWIP)钢层错能的影响。结果表明:随着形变温度的升高,TWIP钢的层错能显著增加,基体中形变孪晶的体积分数逐渐减少,抗拉强度和屈服强度呈下降趋势,而伸长率先升高后降低,塑性变形机制也由孪生为主逐渐转变为以滑移为主。层错能的拟合公式为γSFE=26.73+9.38×10^(-2) T+4.22×10^(-4 )T2-4.47×10^(-7) T^3,与滑移相比,孪生可获得更高的应变硬化率,从而使TWIP钢获得高强度和高塑性。     

应变速率对TWIP钢Fe-23Mn-2Al-O.2C力学性能的影响

开展了固溶处理后TWIP钢Fe-23Mn-2Al-0.2C的拉伸实验,研究了应变速率对其拉伸变形行为的影响.结果表明,当应变速率在2.97×10-4-1.49×10-1s-1范围内变化时,钢的屈服强度没有明显变化,随着应变速率增大,抗拉强度稍有降低,延伸率明显减小.当应变速率较低时,其加工硬化速率随着真应变呈现三个阶段...     

电沉积制备纳米镍的拉伸变形行为

为了系统研究纳米材料的超塑性变形特点,用电沉积方法制备了平均晶粒尺寸为70 nm的纳米镍.采用单向拉伸实验研究了其在室温和高温时的力学性能,并用透射电子显微镜TEM、扫描电子显微镜SEM和X射线能谱仪EDS观察分析了纳米镍变形前后的显微组织.实验结果表明:制备的纳米镍在室温时表现出的延伸率很低,但强度可达1000 MPa以上.当温度升高至450℃,应变速率为1.67×10-3 s-1时单向拉伸实验得到380%的延伸率,说明制备的纳米镍具有低温超塑性性能.实验过程中,材料内部的晶粒发生明显的长大与拉长.拉伸过程中形成的氧化物夹杂成为裂纹源,断口表现为沿晶断裂.     

TC18钛合金的超塑性行为与变形机制

通过高温拉伸实验研究TC18钛合金在温度为720~950℃,初始应变速率为6.7×10~(-5)~3.3×10~(-1)s~(-1)时的超塑性拉伸行为和变形机制。结果表明:TC18钛合金在最佳超塑性变形条件下(890℃,3.3×10~(-4)s~(-1)),最大伸长率为470%,峰值应力为17.93MPa,晶粒大小均匀。在相变点Tβ(872℃)以下拉伸,伸长率先升高后下降,在温度为830℃,初始应变速率为3.3×10~(-4)s~(-1)时取得极大值373%,峰值应力为31.45MPa。TC18钛合金在两相区的超塑性变形机制为晶粒转动与晶界滑移,变形协调机制为晶内位错滑移与攀移;在单相区的超塑性变形机制为晶内位错运动,变形协调机制为动态回复和动态再结晶。     

有机玻璃在宽温度、宽应变率范围压缩性能实验研究

采用分离式Hopkinson压杆实验装置和材料试验机对有机玻璃(PMMA)进行不同温度和不同应变率的压缩实验研究,获得PMMA在-70~120℃温度范围和10-4/s~103/s应变率范围内应力应变曲线,分析应变率和温度对PMMA屈服应力和屈服应变的影响规律。结果表明:屈服应力随温度降低和应变率升高而增大,屈服应变随温度降低而增加;在不同应变率范围内,屈服应变随应变率增加的变化规律较为复杂。在-70~120℃温度范围和低应变率条件下,屈服应力和应变与温度关系可以用线性方程和带指数函数多项式进行描述,在室温条件和应变率为10-4/s~103/s范围内,屈服应力随对数应变率呈双线性关系增加,而屈服应变与应变率的关系较为复杂。     

高硅镍铜合金NCu30-4-2-1挤压棒材的研制

对高硅镍铜合金NCu30-4-2-1进行了短时高温拉伸实验,研究了材料的强度和塑性随温度的变化规律.采用Gleeble-1500热模拟实验机对该合金铸态材料在不同变形温度和应变速率下进行了热压缩变形实验,研究了流变应力受温度和应变速率影响的变化规律,以及高温变形组织随温度和应变速率变化的规律.结合实际挤压实验,确定了合理的挤压温度和挤压速率范围.该合金的力学性能和挤压成材率得到了大幅度提高.     

基于热加工图的锻造斗齿用钢热加工工艺参数

目的制定一种锻造斗齿用新型低合金耐磨钢的热加工工艺参数。方法采用Gleeble-1500D热模拟试验机对实验钢进行高温压缩,在变形温度为1173~1473 K,应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下,压缩变形60%,得到其真应力-真应变曲线。依据压缩实验数据,基于动态材料模型,建立材料的热加工图,分析实验钢在不同热变形条件下的变形特点。结果该锻造斗齿用低合金耐磨钢在不同应变下的热加工图呈现相近特征,能量耗散系数η随变形温度的升高而增大,随着应变速率的减小而减小;当应变值大于等于0.3时,在变形温度为1173~1440 K,应变速率为0.32~10 s~(-1)范围内,热加工失稳区域随着变形温度的升高而减小,随着应变速率的减小而减小。结论该锻造斗齿用低合金耐磨钢适宜的热加工工艺参数范围:变形温度为1185~1373K,应变速率为0.01~2 s~(-1);最优参数范围:变形温度为1330~1340 K,应变速率为0.2~0.5 s~(-1)。     

7B04铝合金超塑性变形行为

针对7B04铝合金开展了变形温度为470~530℃,应变速率为0.0003~0.01s~(-1)的高温超塑性拉伸实验,研究了材料的超塑性变形行为和变形机制。结果表明,7B04铝合金的流动应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而逐渐减小,伸长率随之增加;在变形温度为530℃,应变速率为0.0003s~(-1)时,7B04铝合金的伸长率达到最大1105%,超塑性能最佳;应变速率敏感性指数m值均大于0.3,且随变形温度的升高而增加;在500~530℃的变形温度范围内,m值大于0.5,表明7B04铝合金超塑性变形以晶界滑动为主要变形机制;变形激活能Q为190kJ/mol,表明7B04铝合金的超塑性变形主要受晶内扩散控制;7B04铝合金超塑性变形中在晶界附近有液相产生,且适量的液相有利于提高材料的超塑性能。     

喷雾沉积法制造的铝基复合材料的超塑性

喷雾沉积法制造的SiC_P/LY12复合材料经热压和热正挤压后,晶粒得以细化,SiC_P分布的均匀性大大改善.超塑性拉伸试验结果表明:SiC_P/LY12复合材料具有超塑性;变形温度、应变速率对极限延伸率和应变速率敏感性指数m值均有较大的影响.在变形温度为500℃和初始应变速率为1.0×10-3s-1时,获得的极限延伸率为345%.