Influence of pre-plastic deformation on thermal residual stress and yield st rength of SiCw/Al composites

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＤｕｅｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｍａｔｒｉｘｉｎＳｉＣｗ/Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ,ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｉｓｎｏｔａｖｏｉｄｅｄｗｈｅｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｃｈａｎｇｅｄ[1,2].Ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｃａｎｌａｒｇｅｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ,ｓ…     

低温循环过程中SiCw／6061Al复合材料残余应力的变化规律

研究了低温循环过程中压铸态ＳｉＣｗ／６０６１Ａｌ复合材料残余应力的变化零乱低温循环的降温阶段,复合材料基体经历错配拉伸塑性变形过程在升温阶段基体国卸载过程。经过一次低温循环后,残余应力有所降低。如果进行两次低循环自理只有当第二次循环下降温度低于第一次时,才能再次降低复合材料残余应力。     

高温时效对00Cr13Ni6Mo2不锈钢组织及性能的影响

采用拉伸试验、X射线衍射、光学显微镜和透射电镜等研究了一种13Cr超级马氏体不锈钢(00Cr13Ni6Mo2)的高温力学性能和高温时效后的力学性能、物相组成及显微组织。结果表明:00Cr13Ni6Mo2钢在高温下可保持较高的屈服强度,但当超过Af(奥氏体转变完成点)温度后,屈服强度迅速下降;600℃时效后,马氏体基体中的位错密度明显降低,同时产生了一定量的逆变奥氏体,导致时效100 h后其屈服强度从824 MPa降至682 MPa(下降17.2%),而抗拉强度和伸长率变化不大;800℃时效过程中,试验钢的组织完全奥氏体化,在降温过程中组织转变为淬火马氏体,故其具有典型的淬火马氏体性能特征,时效100 h后抗拉强度从858 MPa升至1031 MPa(提高20.2%),同时伸长率从22.5%降至15.0%。     

热处理工艺对300M超高强度钢组织和性能的影响

采用SEM、TEM等方法研究了不同回火温度对300M超高强度钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明,300M钢经870℃淬火后,在290～320℃范围内回火,显微组织为板条马氏体、下贝氏体和残留奥氏体组成。随着回火温度的升高,板条马氏体宽度由260 nm增加到437 nm,位错密度减小,下贝氏体含量增多;合金的抗拉强度有所下降,韧性呈上升趋势,而屈服强度、伸长率和断面收缩率变化较小。当回火温度为300℃时,强度、塑性和韧性达到一个最佳匹配,合金具有最优的综合力学性能。     

降低冷轧取向硅钢残余应力和位错密度的磁-热耦合工艺

为了得到一种高效去除冷轧取向硅钢残余应力的工艺,制定了低温、低强度脉冲磁场的短时磁-热耦合处理试验方案,分别利用X射线残余应力仪和XRD测定了不同工艺处理前后取向硅钢的残余应力和位错密度。结果表明,采用低温、低强度脉冲磁场的短时磁-热耦合处理可以有效降低冷轧取向硅钢的残余应力和位错密度,当采用处理时间为3 min、处理温度为400 ℃、峰值电流为180 A的磁-热耦合工艺时,可取得最佳处理效果,残余应力降幅为55.5%,比单纯只施加低温热场或低强度脉冲磁场的处理效果优异。宏观残余应力的降低与位错密度具有紧密的联系,两者变化规律基本一致。短时、低温、低脉冲磁场强度磁-热耦合处理去除残余应力的微观机制是脉冲磁场和温度场耦合作用下进一步提高材料内部位错运动,实现了局部回复,达到位错密度和残余应力减小的目的。     

Improvement of strength of B／Al composite by thermal-mechanical cycling

The mechanical properties of B/Al composite were measured at room temperature in the as-fabricated condition and after thermal-mechanical cycling(TMC). The effects of TMC on microstructure and tensile fracture behavior of B/Al composite were studied using transmission electron microscope(TEM) and scanning electron microscope(SEM). The fibers/matrix interfaces are degraded during TMC, the extent of which is enhanced with increasing the cycles, causing a measurable decrease of stage I modulus of the B/Al composite. The TMC induces the dislocation generation in the aluminum matrix and the dislocation density increases with the cycles. The synergistic effect of the matrix strengthening and the interracial degradation during TMC is found to play an important role in controlling the changes of tensile strengths and fracture behavior of the composite. The ultimate tensile strength of the composite increases with the cycles increasing. The interfaces in the B/Al composite change from the stronglybonded states toward the appropriately-bonded ones with increasing the cycles. TMC will provide an approach of improving the strength of B/Al composites.     

Probing into the Yield Plateau Phenomenon in Commercially Pure Titanium During Tensile Tests

To explain the intrinsic mechanism of the yield plateau phenomenon in commercially pure titanium, the tensile behaviors of commercially pure titanium specimens after 91.6% cryorolling and subsequent annealing at 280 ℃, 335 ℃, 450 ℃ and 600 ℃ have been studied. The results show that the yield plateau phenomenon is a result of dislocation behaviors controlled by grain size and thus only exists within a given range of mean grain size. α grain boundaries are the main dislocation multiplication sources of commercially pure titanium. Fine-grained microstructure could offer numerous dislocation multiplication locations during deformation. Once the applied stress is above the yielding strength, dislocations multiply rapidly and the mobile dislocation density is high. To retrieve the imposed strain rate, the mean dislocation velocity is bound to be low. Therefore, it takes time for them to interact with each other. As a result, the movement of dislocations is hardly blocked and the deformation could continue at a nearly constant applied stress. Consequently, the so-called yield plateau behavior presents in the tensile curves. The disappearance of yield plateau phenomenon in coarse-grained and ultrafi ne-grained microstructures is attributed to the quick realization of the mutual interactions among dislocations at the initial stage of tensile test.     

Determination and Relaxation of Residual Stress in 2024 Al-30 vol.% Magnesium Borate Whisker Composites

Residual stresses in 30 vol.% magnesium borate whisker-reinforced 2024 aluminum matrix composites have been determined by a nanoindentation method which takes into consideration pile-up and sink-in effects on indentation contact depth. Owing to the thermal mismatch and the large difference in elasticity modulus between the Al matrix and MBO whiskers, tensile residual stress was introduced to Al matrix material during fabrication. It was found that the solution treatment reduced the tensile residual stress by producing interfacial component and dislocations in the composites. Cryogenic cooling released the stress via reversing the tensile residual stress to compression in the matrix, which was more effective than solution treatment to release the tension stress in the composites. The combination of the solution treatment and the cryogenic cooling provided the most effective procedure to release the residual stress in the composites, which reduced the tensile residual stress from 232.6 to 56.5 MPa, i.e., 76% reduction. Meanwhile, no cracks were observed in the composite when processed with such sudden thermal shocking.     

Effects of residual stress and dislocation on tensile deformation behavior of SiC_w/Al composites

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｍｉｓ ｍａｔｃｈｏｆｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎ (ＣＴＥ)ｂｅ ｔｗｅｅｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔａｎｄｍａｔｒｉｘａｌｌｏｙａｎｄｈｉｇｈｄｅｎｓｉ ｔｙｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｖｉｃｉｎｉｔｙｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｒｅｓｕｌｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｒｅｌａｘａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｏｎｃｏｏｌｉｎｇｈａｖｅｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃ…     

连退工艺对DP780高强汽车钢组织性能的影响

为制定DP780高强汽车钢合理的生产工艺,对其进行了连续退火试验,研究了连退工艺中均热温度和均热时间对其组织性能的影响.结果表明,当均热温度由780 ℃提高到820 ℃时,钢中生成的奥氏体含量增加,连退板马氏体体积分数、晶粒尺寸、屈服强度、抗拉强度、伸长率等均有增加.当均热温度为820 ℃,均热时间由86.4 s延长到...     

固溶处理对Fe-30Mn-10Al-1C低密度钢组织及力学性能的影响

借助OM、SEM、TEM、拉伸试验等手段研究了固溶温度对热轧Fe-30Mn-10Al-1C低密度钢组织及力学性能的影响,并阐明了其组织演变和力学性能变化的原因。结果表明,试验钢经热轧及固溶处理后组织均为奥氏体单相组织,固溶处理后出现大量退火孪晶;950~1050 ℃固溶时,平均晶粒尺寸随温度的升高由34 μm增长至138 μm;随着固溶温度的升高,微米κ碳化物逐渐固溶消失,但由于较低成核势垒和较大的过冷度,固溶后仍有大量纳米κ碳化物生成;试验钢轧态的抗拉强度和屈服强度最高,分别为1188 MPa和1123 MPa,但伸长率最低为33%;随固溶温度的升高,试验钢抗拉强度和屈服强度逐渐降低,伸长率则不断升高,1050 ℃时抗拉强度和屈服强度分别为853 MPa和726 MPa,伸长率达到61%。     

新型高强韧铝锂合金的显微组织和性能

通过室温拉伸试验、热稳定化试验、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)等方法对人工时效状态下新型高强韧铝锂合金厚板室温拉伸性能、热稳定性、断口形貌以及微观组织进行了研究。结果表明,合金进行室温拉伸试验时,厚板T/2厚度位置处的强度和伸长率均高于T/4厚度位置,这是由于板材进行轧制变形时,T/2厚度位置处变形量较大,位错密度更高,后续时效处理时会析出更多的强化相;稳定化时间一定时,随稳定化温度的升高,合金强度先增加,稳定化温度超过175℃后,强度逐渐降低,合金的热稳定性主要取决于稳定化处理后析出相的变化,稳定化温度低于150℃时,T₁相具有较好的耐热性,析出相的尺寸和数量变化较小,稳定化温度进一步升高后,T₁相数量逐渐减少。     

固溶处理对TiB2/7050Al复合材料组织与性能的影响

研究了固溶处理对TiB₂/7050Al复合材料组织与性能的影响规律。结果表明,TiB₂/7050Al复合材料内的可溶性第二相主要为MgZn₂(η相)、AlZnMgCu(T相)和Al₂CuMg(S相)。η相在470℃已完全溶解,T相在476℃开始溶解,S相在491℃下可完全溶解。随固溶温度的升高,复合材料的强度整体呈上升趋势,但伸长率先增加后降低。在480℃固溶时,复合材料同时具备高强度和高塑性,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为658 MPa、719 MPa和11.3%;继续升高固溶温度至490℃,虽然可使铝基体内残余S相完全溶解,但也使基体再结晶晶粒异常长大,降低了复合材料的塑性。     

Al2O3/TiB2/Al复合材料的微观结构和高温力学性能

以细雾化铝粉和TiB₂颗粒为原料,通过粉末冶金和热轧制制备微米TiB₂和纳米Al₂O₃颗粒增强铝基复合材料。室温时,由于TiB₂和Al₂O₃的综合强化作用,Al₂O₃/TiB₂/Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为258.7 MPa和279.3 MPa,测试温度升至350℃时,TiB₂颗粒的增强效果显著减弱,原位纳米Al₂O₃颗粒与位错的交互作用使得复合材料的屈服强度和抗拉强度达到98.2MPa和122.5 MPa。经350℃退火1000 h后,由于纳米Al₂O₃对晶界的钉扎作用抑制晶粒长大,强度和硬度未发生显著的降低。     

焊后低温热处理对马氏体不锈钢组织和性能的影响

对ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢进行了焊后低温热处理工艺试验(240、300 ℃),通过显微组织分析、拉伸及弯曲试验、硬度试验及残余应力测试对不同低温热处理下焊接接头的显微组织、力学性能、硬度和残余应力等进行了研究。结果表明,经低温热处理后,接头焊缝热影响区组织为回火马氏体及碳化物,接头焊缝区的组织为低碳马氏体+块状马氏体+碳化物,接头的抗拉强度变化不大,硬度略有下降,经240 ℃低温热处理后,焊接接头焊缝处的残余应力消除了69.1%。     

定向凝固镍基高温合金的反常屈服和中温脆性行为（英文）

采用真空冶炼和定向凝固工艺制备一种具有优异抗腐蚀性能的镍基高温合金,并利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究合金的微观组织,分析合金在不同温度下的拉伸性能。结果表明,除γ′颗粒和γ基体外,在合金晶界上析出了一些MC碳化物、M3B2硼化物和Ni5Hf相。合金拉伸性能对温度有很强的依赖性,并呈现明显的的反常屈服和中温脆性行为。在650°C以下,合金的屈服强度随着温度的升高而略微降低,但抗拉强度几乎没有变化。当温度在650°C和750°C之间时,合金的屈服、抗拉强度快速升高,但拉伸塑性显著降低,并在700°C时达到最低值。当温度进一步升高时,合金的屈服、抗拉强度逐渐降低,塑性升高。透射电镜观察发现,在低温条件下,位错切割γ′是主要的变形机制;在高温条件下,位错绕过γ′是主要的变形机制;由位错切割γ′转变至位错绕过γ′的温度约为800°C。合金的反常屈服和中温脆性行为主要归因于合金中高的γ′含量。此外,碳化物和共晶组织对合金的中温脆性行为也有影响。     

时效温度对HSLA100钢组织与性能的影响

研究了HSLA100钢轧态及时效过程中组织与力学性能的变化.结果表明:HSLA100钢轧态组织为高密度位错的板条贝氏体,板条间分布着少量M-A岛.经450℃时效处理后,大量球状ε-Cu相沉淀析出,此时钢板屈服和抗拉强度最高,而-40℃冲击功最低.在450～720℃时效时,随时效温度升高,高密度板条贝氏体发生回复,ε-Cu相粗化成短棒状,屈服强度连续下降,但在650℃时效时仍达到760 MPa的较高水平;抗拉强度在650℃时达到最低值后小幅上升:-40℃冲击功持续升高至700℃附近达到峰值.钢质纯净度是影响HSLA100钢低温韧性的一个主要因素,虽然通过升高时效温度可在一定程度上提高钢的低温冲击韧度,但增幅有限.     

两相区回火温度对含7%锰Q690钢组织和性能的影响

采用SEM、XRD、TEM和Thermo-Calc软件计算等手段研究了两相区回火温度对0.02C-7Mn钢的组织和性能变化的影响。结果表明,淬火后试验钢组织以淬火马氏体为主,伴有极少量的残留奥氏体;两相区回火后,基体组织以回火马氏体为主,出现逆转变奥氏体,空冷后转变为残留奥氏体。随着回火温度的升高,残留奥氏体的含量逐渐增加,在650 ℃回火后到达峰值为18.78%;与此同时出现了6.57%的ε-马氏体。两相区回火后,试验钢的抗拉强度均有下降,但是屈服强度有不同程度的升高,这归因于回火过程中位错密度的下降以及弥散第二相的析出。另外,ε-马氏体的存在不仅迅速降低了屈服强度,而且还损害了韧性。在600 ℃回火后,试验钢具有优异的综合力学性能(横向:抗拉强度为984 MPa、屈服强度为973 MPa,-40 ℃冲击吸收能量为163 J,纵向:抗拉强度为947 MPa、屈服强度为919 MPa,-40 ℃冲击吸收能量为186 J),满足Q690用钢的力学性能需求。     

临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢微观组织和力学性能的影响

研究了临界区回火温度对Fe-4Mn-1.2Cr-0.3Cu-0.6Ni中锰钢组织与力学性能的影响。通过热轧后直接淬火+临界区回火的工艺制备试验钢。采用光学显微镜(OM)、电子探针显微分析仪(EPMA)的扫描功能、透射电镜(TEM)、拉伸试验及冲击试验等对轧后淬火态和回火态试验钢的显微组织及力学性能进行了表征。结果表明,试验钢热轧后淬火可获得较高位错密度的板条马氏体,经过临界区回火后获得在回火马氏体基体上分布残留奥氏体的复合组织。随着临界区回火温度的升高,试验钢的抗拉强度呈升高趋势,而屈服强度先下降后增加,伸长率的变化趋势与试验钢中的残留奥氏体含量相关,冲击性能随临界区回火温度的升高呈先升高后降低的趋势。630 ℃回火后试验钢的拉伸性能最佳,650 ℃回火后试验钢的冲击性能最佳,确定最佳临界区回火温度区间为630~650 ℃。     

低碳高强舰船用钢固溶时效后的组织与性能

采用扫描电镜、EDS分析、拉伸和低温冲击试验等研究了低碳舰船高强钢在固溶和不同温度时效处理后的显微组织和力学性能。结果表明:试验钢在900 ℃保温30 min固溶处理后的显微组织为多边形铁素体和贝氏体/马氏体,屈服强度和抗拉强度较低,分别为505 MPa和625 MPa。随着时效温度的升高,试验钢的强度出现了先升高后降低的变化趋势,在时效温度为500 ℃时的抗拉强度和屈服强度最高,分别为783 MPa和747 MPa,断后伸长率为11.5%,-20 ℃的冲击吸收能量为96 J。