不同应变速率双相高强钢动态力学行为微观机理分析

采用电液伺服高速拉伸试验机获得双相高强钢DP780D+Z在不同应变速率下的力学性能曲线,结合拉伸断口组织和形貌变化,分析不同应变速率下材料的力学性能及微观组织变化。分析结果可知:低应变速率下,材料的抗拉强度、屈服强度等变化不明显,随着应变速率的增加,力学性能提升明显;当应变速率达到10 s~(-1)后,材料的断后伸长率均出现较大幅度的变化,材料的塑性具有明显的提升;随着应变速率的增加,双相钢内的基体之间的运动阻力增大,表现出材料非均匀塑性变形能力增强;当应变速率比较低时,材料断口表现出非常明显的拉长韧窝特征,随着应变速率的增加,等轴韧窝特性越来越明显,双相钢表现出明显的韧性断裂特征。     

不同应变速率对10MnNiCrMOV船体钢力学性能的影响

利用不同应变速率下的拉伸试验及光学显微镜、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)观察,研究了应变速率对10MnNiCrMoV钢室温拉伸力学性能的影响.结果表明,在2.0×10-3-1.2×103s-1应变速率范围内,10MnNiCrMoV钢的抗拉强度由低应变速率(2.0×10-3s-1)时的620 Mpa增加到高应变速率(1.2×103s-1)时的648 Mpa;伸长率则南低应变速率(2.0×10-3s-1)时的23%增加到高应变速率(1.2×103s-1)时的31.2%;其断裂机制为穿晶型塑性断裂;10MnNiCrMoV钢高应变速率下有增塑效应,主要与位错充分扩展和滑移有关.     

应变速率对高氮奥氏体钢拉伸变形的影响

采用金相及透射电子显微镜对高氮奥氏体Fe-20Mn-19Cr-0. 6N钢在应变速率范围为3×10^-6～1 s^-1条件下的拉伸变形行为进行了研究。研究结果表明:N元素的固溶强化作用和促使位错平面滑移阻碍位错运动机制是高氮奥氏体钢的重要应变硬化机制,同时,随着应变速率的提升,这种强化机制不断提升,而应变诱导孪生机制不断削弱。随着应变速率的提升,高氮奥氏体钢的抗拉强度和屈服强度均呈逐步上升的趋势,断后伸长率则逐步下降。屈服强度提升超过60%,而抗拉强度提升仅10%。随着应变速率的提升,基体变形程度逐步下降,材料的位错密度和滑移带密度逐步下降。     

深冷轧制对稀土Ce改性SAF2507超级双相不锈钢组织和性能的影响

对稀土Ce改性SAF 2507超级双相不锈钢试样进行变形量为30%～90%的深冷轧制,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及微拉伸实验等方法研究了不同变形量下超级双相不锈钢微观组织及力学性能的变化规律。结果表明:在深冷轧制变形过程中,超级双相不锈钢中的铁素体组织内出现了大量位错,随着变形量的增加,位错密度显著增加的同时形成数量众多的位错缠结、位错胞乃至亚晶,相应的晶粒尺寸细化至纳米量级;奥氏体组织内出现大量形变孪晶,同时发生了形变诱导马氏体转变,且马氏体体积分数随着变形量的增加而显著增加;铁素体和奥氏体组织在大应变的作用下沿变形方向被不断拉长,逐渐形成纤维组织;相应的强度指标显著增加的同时塑性指标则明显降低。拉伸断口形貌也由典型的韧性断裂(深冷变形前)向韧性-准解理混合型断裂(深冷变形后)转变。     

不同变形量下低活化马氏体钢的组织和拉伸性能

采用Gleeble-3500热力模拟试验机研究了不同变形量下超洁净低活化马氏体钢(SCRAM钢)的组织结构和拉伸性能的变化。利用光学显微镜、透射电镜及扫描电镜对其微观组织进行了观察,用Instron-5848微型材料试验机对其拉伸性能进行了测试。结果表明:温变形可以有效的细化马氏体板条束和增加位错密度。随着变形量的增加,位错组态逐渐由位错线、位错堆积等低密度位错组态转变为重的位错缠结、位错胞等高密度位错组态。当变形量达到ε=0.5时,试样具有高的抗拉强度和屈服强度,但是伸长率和断面收缩率较低。拉伸断口表明随着变形量的增加,韧窝逐渐变得浅而细小。     

Ni/Ni3Al拉伸力学性能的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了Ni/Ni_3Al的拉伸力学性能。首先模拟了在室温、恒定应变速率环境下γ′强化相的含量对Ni/Ni_3Al拉伸力学性能的影响,重点研究了具有3种典型特征的γ′强化相含量的Ni/Ni_3Al微观组织演化。研究结果表明:相比于单晶Ni,γ′强化相可以提高Ni/Ni_3Al的抗拉强度。这是因为在塑性变形过程中,随着位错的不断增殖,位错密度逐渐增大,导致位错塞积,增大了位错运动的阻力,提高了抗拉强度。接着研究了温度对Ni/Ni_3Al拉伸力学性能的影响,发现Ni/10%Ni3Al(体积分数,下同)的抗拉强度随着温度的升高呈下降趋势。这是因为随着温度的升高,原子动能增大,导致原子热运动更剧烈,原子间的结合力更弱,脱离平衡位置的原子来不及回到平衡位置,fcc结构转变为大量的hcp结构和其他无序原子排列结构,导致晶格畸变,降低了抗拉强度。最后研究了应变速率对Ni/Ni_3Al的拉伸力学性能的影响,结果表明,抗拉强度对低应变速率不敏感,对高应变速率敏感。     

热处理22MnB5钢的力学响应及本构建模

22MnB5钢冷轧板材分别在750、850和950 ℃保温30 min水淬后,进行了应变速率分别为0.0005、0.001、0.01和0.1 s^-1的室温拉伸试验。结果表明:随着热处理温度的升高,试验钢的微观组织中板条状马氏体含量增加,其屈服强度和抗拉强度也显著提升;随着应变速率的增加,试验钢的屈服强度和抗拉强度呈现先增加后减小的趋势;最后基于Voce本构模型,通过引入Johnson-Cook本构的应变速率项,构建了可以描述22MnB5钢在不同热处理工艺和应变速率下力学行为的本构方程,其相关系数(R)和平均相对误差(AARE)分别为0.993和3.15%。     

热轧双相钢塑性变形和断裂行为的研究

文章利用SEM、TEM研究了热轧双相钢单向拉伸过程中不同变形量下的形变位错结构和断口组织特征。结果表明,双相钢中铁素体的塑性变形是由位错增殖、位错运动和交互作用、滑移带形成、位错缠结产生及其密度的增加、位错胞出现及细化等一系列演变构成;变形10%时,板条马氏体已产生塑性变形,其板条中出现形变带,并且随马氏体变形的继续,形变带不断形成和发展。变形颈缩时,双相钢中的微孔主要通过相界面结合力的丧失和马氏体断裂产生,而马氏体断裂主要出现在马氏体的尖角处。     

考虑几何必需位错非均匀分布的双相钢细观力学行为模拟

铁素体(F)-马氏体(M)双相钢在生产过程中由马氏体相变造成的铁素体内部的几何必需位错(GND)会保留在最终的材料组织中,而由GND非均匀分布导致的材料局部硬化效应使得铁素体晶粒内部的性能分布同样呈现非均匀特性.为了量化GND局部硬化效应对双相钢力学性能的影响,本文通过电子背散射衍射(EBSD)实验测定与数据分析确定了储存在双相钢微观组织中的GND分布特征,并进行了参数化处理.使用微观组织重构算法构建了具有F-M和F-F硬化层的双相钢代表性体积单元(RVE)模型,并对双相钢在拉伸变形下的细观力学行为进行了模拟,模拟结果显示的组织变形特征及得到的整体应力-应变曲线与实验结果基本相符.     

汽车用6005A-T6铝合金动态性能研究

通过对6005A-T6铝合金进行准静态拉伸试验和动态拉伸试验,研究了应变速率对6005A-T6铝合金准静态和动态力学性能及断裂行为的影响。6005A-T6铝合金的强度随着应变速率提高而增大,应变速率200/s拉伸的抗拉强度、屈服强度分别较准静态拉伸提升30MPa、25MPa,其中以准静态到应变速率10/s的过程中,材料的抗拉强度、屈服强度上升最为明显;6005A-T6铝合金塑性随着应变速率的增大而逐渐增大,当应变速率达到200/s时塑性反而下降。在高速拉伸变形状态下,位错密度的增加和滑移带的增多是导致高速状态下强度及延伸率提高的主要原因;当应变速率达到200/s时由于拉伸速率过快,晶粒来不及进行大量变形是断后延伸率反而降低的主要原因。     

DP1180双相钢在高应变速率变形条件下应变硬化行为及机制

利用电子万能试验机和分离式Hopkinson拉杆装置对DP1180冷轧双相钢分别进行应变速率为0.001 s^-1和500,1750 s^-1的准静态和动态拉伸实验,根据修正的Swift真应力-应变模型对实验数据进行了非线性拟合,并用修正的Crussard-Jaoul分析法计算出修正的Swift模型的应变硬化指数.结果表明:在准静态和动态拉伸下,都存在两阶段应变硬化特性,第一阶段随应变速率的增加应变硬化能力增强;第二阶段随应变速率的增加应变硬化能力减弱;转折应变随应变速率的增加从3.12%减小到1.28%.在高应变速率下,马氏体附近的铁索体由于受到变形协调性的限制,形成位错结构胞块,其尺寸可达约90 nm,而且几何必需边界（GNB）的存在使得DP1180双相钢在高应变速率下变形过程中不至于瞬间破坏;在应变速率为1750 s^-1时,绝热温升△T=103℃使得马氏体更容易发生塑性变形.     

DP980高强钢连续退火后的组织与性能

研究了不同工艺参数对980 MPa级连续退火双相钢组织及力学性能的影响,利用光学显微镜、透射电镜(TEM)以及拉伸试验对双相钢的微观组织和力学性能进行测试及分析。结果表明:DP980钢的退火组织主要由铁素体、马氏体岛和少量的贝氏体组成,马氏体岛附近的位错密度较高。随着均热温度的升高,DP980钢的抗拉强度呈现先降低后升高的趋势,屈服强度与抗拉强度的趋势一致,伸长率先升高后降低。随着过时效温度的升高,DP980钢的抗拉强度和屈服强度降低,降低幅度较小,伸长率上升,但变化不明显,说明通过调整过时效温度来调控其力学性能的作用较小。     

应变速率对X70管线钢动态力学行为的影响

利用低速和高速拉伸试验机分别对X70管线钢进行不同应变速率下的室温拉伸试验,结合SEM、TEM下的原位拉伸和修正后的Swift模型等方法,探讨X70钢拉伸变形行为存在应变速率敏感性的机制。结果表明:在准静态应变速率(10-3~10-1s-1)范围内,试样的强度和塑性均无明显变化;在动态应变速率(100~103s-1)范围内,试样的抗拉强度随应变速率的增加而单调增大,断后伸长率则呈现先增后减的趋势,表现出明显的应变速率敏感性。当应变速率大于100 s-1时,位错运动的阻力显著增大,金属多晶体材料会开动多个滑移系来协调塑性变形;速率为600、800和103s-1的断口侧面均出现了微孔和微裂纹,表明该应变速率范围内试样非均匀塑性变形能力增强。     

应变速率对TC4合金拉伸试验的影响

采用不同的应变速率进行拉伸试验,研究了应变速率对TC4合金抗拉强度及拉伸曲线的影响。结果表明,对于TC4合金,其抗拉强度受应变速率影响较为敏感,随应变速率的提高呈现不断增大的趋势,对比GB/T228.1-2010规定的几个应变速率范围,在范围4内浮动时对抗拉强度的影响较范围3更为显著;应变速率的改变也会对拉伸曲线造成影响,由第一速率转变到第二速率时会造成应力突变,第二速率越大,这种突变现象就越明显。通过透射电镜观察了组织中位错的变化情况,并对拉伸速率改变导致拉伸曲线产生应力突变的原因进行了探索。     

不同应变率下 TRlP钢的拉伸性能

在自制气动式间接杆杆型冲击拉伸试验机上对含1.6Si-1.58Mn-0.195C的TRIP（Transformation-induced Plasticity)钢在不同应变率下的高速冲击拉伸性能进行了研究，并和静态拉伸性能进行了比较。结果显示，随应变速率的提高，材料的抗拉强度显著增加，延伸率降低。由于TRIP钢组织中残余奥氏体在应力应变作用下向马氏体的相变诱发转变显著改善了材料的塑性，因此在高应变率下的延伸率仍较好。     

C5191磷青铜的动态拉伸性能和变形机制（英文）

为了探讨C5191磷青铜在高应变速率条件下的动态响应,解决高速冲压工艺问题,利用电子万能材料试验机和分离式Hopkinson拉杆装置对C5191磷青铜分别进行应变速率为0.001和500、1000、1500 s~(-1)的准静态和动态拉伸试验,结合SEM和TEM等手段,研究了C5191磷青铜的动态拉伸性能及其变形机制。结果表明:C5191磷青铜高应变速率动态拉伸与准静态条件相比较,其屈服强度和抗拉强度分别提升了32.77%和11.07%;应变硬化指数由0.075增加到0.251;材料强度的应变速率敏感指数由0.005变化到0.022,呈现出明显的应变速率敏感性;高应变速率动态拉伸过程中,位错运动速度加快,导致位错"近程阻力"加大,使C5191磷青铜的变形抗力随着应变速率的增加而增大。可动位错数量的显著增多,多系滑移的开启,以及绝热温升软化效应在一定程度上提高了C5191磷青铜高应变速率动态拉伸时的塑性。     

挤压态6082-T6铝合金的高温拉伸力学性能及微观组织

通过Gleeble3500热模拟试验机研究了变形温度和应变速率对挤压态6082-T6铝合金高温拉伸力学性能的影响,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了合金在高温拉伸过程中的微观组织演变。结果表明：在恒定的应变速率下,挤压态6082-T6铝合金的拉伸强度随着拉伸温度的升高而下降;在恒定的拉伸温度下,其拉伸强度随着应变速率的升高而上升。挤压态6082-T6铝合金在高温(300～450℃)拉伸条件下表现为韧性断裂,在较高的变形温度和较低应变速率条件下,合金的韧窝增大且更深,表现出较好的塑性。在高温变形过程中,随着拉伸温度的升高,合金内部的位错密度下降,并出现了析出相粗化现象,导致合金的变形抗力下降。     

光纤激光焊接950 MPa级车用TWIP钢接头组织和性能

对950 MPa级车用孪生诱发塑性钢(TWIP950)板材进行光纤激光对接焊,分析接头微观组织和微区成分,进行显微硬度测试和室温拉伸试验,研究其不同应变速率下的拉伸性能及断裂行为． 结果表明,焊缝区奥氏体组织粗化和锰元素烧损导致其出现硬度低于母材的软化现象,而热影响区发生硬化现象． 随应变速率增加,母材与焊接接头的抗拉强度由负应变速率敏感性改变为正应变速率敏感性;母材与焊接接头的塑性随应变速率增加呈先下降再升高又下降的变化趋势． 不同应变速率拉伸后接头均断裂在焊缝区,随应变速率增加,接头韧性断裂特征未见明显变化．     

DP590钢动态变形行为及本构方程研究

采用ZWICK HTM16020高速拉伸试验机测定了DP590钢在应变速率0. 003～700 s-1范围内的真应力-应变曲线,讨论了应变速率对DP590钢力学行为的影响,并结合数字图像相关法(DIC)和扫描电镜(SEM)对DP590钢的断裂行为进行了研究。结果表明:DP590钢具有明显的应变速率敏感性,随着应变速率的提高,材料强度持续增加,应变速率由准静态(0. 003 s-1)增加到中应变速率(200 s-1)时,材料的屈服强度和抗拉强度增幅最为明显,较准静态下分别增加49. 8%和17. 9%;材料塑性随应变速率增加则呈现先增大后减小的趋势;随着应变速率的提高,试样的宏观拉伸断面形貌由杯锥状向剪切型转变。基于实验结果,为表征DP590钢的动态力学相关特性,采用修正的Johnson-Cook模型建立了描述DP590钢应变速率特性的本构方程。     

应变速率对DP780钢动态拉伸变形行为的影响

利用电液伺服高速试验机对DP780钢进行不同应变速率下的拉伸变形,结合SEM和TEM等手段,研究了应变速率对DP780钢拉伸性能及变形行为的影响规律及机制.结果表明,在较低应变速率(<10⁰ s^-1)条件下,随应变速率增加,DP780钢的强度、塑性等力学性能均未见显著变化.当应变速率超过10¹ s^-1后,DP780钢的强度和应变硬化指数n明显提高;塑性在3×10¹-5×10² s^-1范围内出现大幅度增加的现象.高应变速率的变形过程中,铁素体基体中位错运动速度加快,导致"近程阻力"增大,使DP780钢的变形抗力随应变速率的增加而增大.在应变速率达到3×10¹ s^-1之后,铁素体中可动位错数量的大幅度提高,是DP780钢均匀伸长率和断后伸长率在3×10¹-5×10² s^-1范围内得以明显增加的主要原因.DP780钢中的铁素体/马氏体界面是塑性变形过程中位错塞积、微裂纹形核及扩展的主要位置,而随应变速率的增加,铁素体基体中的形变强化程度增大,可降低铁素体基体与铁素体/马氏体界面之间塑性应变能差异,延缓铁素体/马氏体界面处微裂纹的形成和扩展,一定程度上提高了DP780钢非均匀塑性变形能力.