金属拉伸试样原始力学性能测量的讨论

金属拉伸力学性能因拉伸温度和拉伸速率的改变引起测试不确定性，导致在一个温度一个应变速率下的拉伸试验结果，一般不是被测金属的原始力学性能。拉伸试验新技术体系表明，越快的拉伸应变速率，“力学性能 拉伸应变速率”曲线上的力学性能越接近原始力学性能。存在充分快的拉伸应变速率，在“力学性能 拉伸应变速率”曲线上能获得原始力学性能。同时给出了确定这个能获得原始力学性能的充分快应变速率的方法。     

金属“力学性能 -拉伸应变速率”曲线

金属弹性变形的微观理论揭示出测试不确定性是拉伸试验的弹性变形阶段张应力改变了被测金属原子水平上的微观结构引起的。在此基础上，提出了一个拉伸试验新技术体系框架：测试一定温度下“力学性能 -拉伸应变速率”曲线，表征被测金属的原始力学性能，服役力学性能和金属加工变形过程中的力学性能。     

拉伸速率对力学性能测定的影响

通过控制不同拉伸速率对性能相近的试样进行拉伸试验,测定出钢材的力学性能。通过比较得知,拉伸速率对测定结果有一定影响,随拉伸速率提高测定的屈服强度亦有一定提高。     

拉伸速度及试样对力学性能的影响

前言影响金属拉伸性能的各个指标的因素很多,可分为内部因素和外界条件二个方面。内部因素主要是材料的化学成分、组织和结构,晶体中缺陷的性质,数量和分布情况起着特别重要作用。外界条件主要有试验温度、试验速度,环境介质及试样的形状、尺寸和表面光洁度等。在这些因素中,内部因素我们不讨论。在常温下直接与力学工作者有关的是试验速度、试样形状、尺寸和表面光洁度等。下面我们对这几个因素进行逐个讨论。一、拉伸速度对试验结果的影响选用40号钢制成直径为φ20的带头圆试     

GH4169高温合金圆棒试样室温拉伸试验的测量不确定度评定

根据金属材料拉伸试验的原理和方法以及计算力学性能指标的公式建立数学模型。随后按相关标准和测量不确定度评定程序确定GH4169高温合金圆棒试样室温拉伸试验的测量不确定度来源及相应的不确定度分量。采用A类和B类不确定度评定方法评定拉伸性能的合成不确定度。以95%的置信度评定了GH4169高温合金圆棒试样拉伸试验的测量不确定度。     

慢加载拉伸时球墨铸铁的力学性能

在 3 3× 10 0 s- 1 ～ 3 3× 10 - 5s- 1 范围内连续调整拉伸速率 ,测定了韧性、介韧性、脆性球墨铸铁的σb,δ及Ψ值。结果发现 ,随拉伸速率逐渐减小 ,上述性能指标先是逐渐增大 ,至某一最大值后又逐渐减小 ,所得曲线呈峰状 ,但三种球铁峰值及峰的形状有所不同。作为脆性金属材料的中硅球铁 (～ 5 %Si) ,在低拉伸速率时呈现出一定塑性 ,表明这类材料在慢拉伸条件下 ,其塑性尚有一定潜力。初步研究表明 ,慢拉伸时球铁的变形机制发生改变。     

高速冲击拉伸条件下TWIP钢的力学性能

采用气动式间接杆杆型冲击拉伸试验装置对5种不同成分的TWIP钢在10^2～10^3 s^-1应变速率范围内的动态拉伸变形行为进行了研究,并和静态拉伸性能作了比较。结果表明：随应变速率的提高,材料动态条件下的抗拉强度、断裂延伸率和能量吸收值均显著增加,均匀延伸率略有提高。TWIP钢在形变过程中产生形变孪晶显著改善了材料的塑性,因此在高应变速率下的延伸率仍较好。     

高速冲击拉伸条件下TWIP钢的力学性能

采用气动式间接杆杆型冲击拉伸试验装置对5种不同成分的TWIP钢在102～103s-1应变速率范围内的动态拉伸变形行为进行了研究,并和静态拉伸性能作了比较.结果表明:随应变速率的提高,材料动态条件下的抗拉强度、断裂延伸率和能量吸收值均显著增加,均匀延伸率略有提高.TWIP钢在形变过程中产生形变孪晶显著改善了材料的塑性,因此在高应变速率下的延伸率仍较好.     

TiAl基合金高温拉伸力学性能的研究

以ＴｉＡｌ基合金塑性研究的目的，采用自制高温流变仪拉伸机研究了具有全层片状显微组织试样高温拉伸力学性能和变形，断裂行为，试验发现，在热变形过程中，伴随着显著的动态再结晶现象的发生，断裂以缩颈引发应力，应变集中，孔洞的增殖，连通和长大等损伤过程的积累而致使发生。     

EPS模型铝合金拉伸试样的力学性能研究

采用自制蒸缸发泡成形连体式拉伸试样和空心直浇道的EPS模型,制备了ZL101A拉伸试样。对试样的力学性能、空序曲线、微应变云图、断口形貌和能谱进行了测试,对其相关性进行了分析和探讨。结果表明,径向表层5 mm内平均硬度62.63 HV₅₀,抗拉强度121.0 MPa,弹性模量38 325.0 MPa,泊松比0.41,断后伸长率1.93%。断口呈脆性断裂小缺口和塑性韧窝断裂两种形貌,脆性断裂区贫Al、Si,富C、O和N,韧性断口Al、Si含量接近ZL101A合金。     

不同拉伸速率对SUS304不锈钢室温拉伸力学性能的影响

研究拉伸速率对SUS304不锈钢室温拉伸性能的影响,分析了材料在拉伸过程中微观组织、马氏体转变量和温度的变化。实验结果表明,当拉伸速率为0.005s-1时,材料表面温度升高明显;速率小于0.005s-1时,随着速率的减小,马氏体转变量明显增多;当速率大于0.005s-1时,马氏体转变量少,但变化不大。随着拉伸速率的提高,材料的屈服强度略有增加,抗拉强度和延伸率明显降低。基于拉伸实验结果,提出了考虑应变速率的SUS304不锈钢本构模型,该模型能较好的反映拉伸速率对真应力-应变曲线的影响规律。     

FeCrAl合金拉伸力学性能分子动力学研究

FeCrAl合金优良的高温抗氧化性能使其成为反应堆燃料包壳的候选替代材料之一,然而Cr和Al的存在会对其力学性能产生负面影响,对反应堆的安全运行造成潜在风险。为了分析FeCrAl合金体系在微观尺度的变形机制,采用分子动力学方法研究了温度和应变速率两个重要影响因素下FeCrAl单晶的力学性能,对应力应变、缺陷分布、位错密度的变化及变形机制进行了讨论,分析了溶质原子对模拟结果的影响。结果表明,温度升高导致原子热运动加剧,促进了缺陷的形成和生长,降低了原子间相互作用,导致弹性模量和抗拉强度随温度的升高而降低。应变速率的升高导致弹性模量和抗拉强度降低,低应变速率的塑性变形机制主要孪生变形,中等应变速率下为位错滑移,高应变速率下为原子排列无序化的变形机制。温度和应变速率对α-Fe和FeCrAl具有相同的作用趋势,但与α-Fe相比,FeCrAl中的Cr和Al会产生明显的晶格畸变和应力集中,促进了缺陷和位错的形成和运动,降低材料的屈服强度和抗拉强度。基于计算结果,对FeCrAl单晶体系建立了基于F-B方程的本构模型,拓展了计算结果的应用范围。     

High strain-rate tensile properties of a TiAl alloy in duplex and fully lamellar microsturctural forms

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｗｏｐｈａｓｅγｔｉｔａｎｉｕｍａｌｕｍｉｎｉｄｅｓ,ｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆａｍａｊｏｒｐｈａｓｅｏｆγＴｉＡｌａｎｄａｍｉｎｏｒｐｈａｓｅｏｆα２Ｔｉ３Ａｌ,ｈａｖｅｒｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓ,ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ,ａｎｄｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ［１］．Ａｓｔｈｅａｌｌｏｙｓａｒｅｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｂｅ…     

添加硼对铸造Ti-46.5Al-8Nb合金组织和性能的影响

全片层Ti-46.5Al-8Nb合金中添加硼(≤0.7%,原子分数)的显微组织观察表明,细化组织的临界硼含量约为0.5%(原子分数).细化机制与凝固前沿硼产生了附加的成分过冷和硼化物钉扎晶界双重机制有关.由于硼减小了片层形成所需要的过冷度,片层间距随硼含量的增加而增加,片层间距λ与晶粒尺寸d-1/2符合线性关系.添加硼的Ti-46.5Al-8Nb合金的α2相体积分数越高,硬度也越高.合金的断裂强度和延伸率随硼含量增加而增加.室温断裂强度与晶粒尺寸符合Hall-Petch关系.     

热拉伸变形对AZ21B镁合金板材力学性能与组织的影响

沿着与板材轧制方向成不同角度的方向截取试样,研究不同拉伸温度下AZ21B镁合金板材的力学性能和组织。结果表明:与轧制方向成相同角度的AZ21B镁合金板材试样,其综合力学性能因温度的变化而不同,其抗拉强度随温度的升高而下降,伸长率随温度的升高而增大;同时由于轧制会使镁合金板材产生很强板织构,造成板材的力学性能各向异性,当温度在室温(25℃)、150℃、200℃、250℃时,与板材轧制方向成0°试样的抗拉强度最大,当温度在300℃、350℃时,与板材轧制方向成90°试样的抗拉强度最大;在室温至250℃拉伸变形时,出现少量的孪晶,而在250℃以上拉伸变形时发生完全动态回复和再结晶。室温下拉伸试样的断口表现为明显韧脆性断裂。     

Microstructure and tensile properties of as-extruded Mg-Sn-Y alloys

The microstructure and tensile properties of the Mg-1.0%Sn-xY(x=1.5%,3.0%,3.5%,atom fraction)alloys extruded indirectly at 350℃ were investigated by means of optical microscopy,scanning electron microscopy and tensile test.The mean grain sizes ofα-Mg matrix in the three extruded alloys are 6,8 and 12μm,respectively,slightly increasing with the addition of Y. The relationship between microstructure and strength was discussed in detail.The results show that the addition of Y has little effect on the grain refinement of the as-extruded Mg-Sn based alloys above.The only MgSnY phase is detected in the Mg-Sn-1.5%Y alloy, and the Sn3Y5 phase in the Mg-Sn-3.5%Y alloy,whereas both of them simultaneously exist in the Mg-Sn-3.0%Y alloy.The particle shape of MgSnY and Sn3Y5 phase,inherited from the solidification,has little change before and after hot extrusion.Mg-Sn-3.0%Y alloy has the highest ultimate tensile strength(UTS),305 MPa,by over 50%compared with that of the other two alloys.     

金属材料拉伸试验中基于应变网格的非接触实时测量

在金属材料拉伸试验中,传统的基于接触式引伸计测量存在诸如不能测量较软质材料,不能应用于高温环境,并且由于接触夹持力的影响会引进实验误差等缺陷.本文利用椭圆拟合技术,建立了基于应变网格的非接触实时检测系统,实现了金属材料在加载过程中长度和宽度应变的实时测量.试验结果表明,该测量方法能够在一定程度上取代接触式引伸计检测方法,其测量精度达到±0.5%,能够满足实际应用的要求.     

热处理对Inconel718合金组织及力学性能的影响

针对Inconel 718合金的不同用途,分析研究了4种常用热处理工艺对Inconel 718合金组织和力学性能的影响。结果表明:固溶温度超过1020℃时,奥氏体晶粒显著长大。合金中主要析出相有MC、δ、γ’和γ″相。δ相沿晶界分布,1025℃固溶时呈颗粒状少量析出;950℃固溶时呈块状大量析出;直接时效时呈网状不连续分布。同时,δ相对合金的晶粒度影响较大,且其析出数量和形态决定了合金的韧塑性,γ″、γ’相的析出量和尺寸与晶粒尺寸决定了合金的强度变化。     

Microstructures and tensile properties of as-extruded Mg-Sn binary alloys

The microstructure and mechanical properties of Mg-xSn(x=3,7 and 14,mass fraction,%) alloys extruded indirectly at 300℃ were investigated by means of optical microscopy,scanning electron microscopy and tensile test.The grain size of theα-Mg matrix decreases from 220,160 and 93μm after the homogenization treatment to 28,3 and 16μm in the three alloys after extrusion,respectively.The results show that the grain refinement is most remarkable in the as-extruded Mg-7Sn alloy.At the same time,the amount of the Mg2Sn particles remarkably increases in the Mg-7Sn alloy with very uniform distribution in theα-Mg matrix.In contrast,the Mg2Sn phase inherited from the solidification with a large size is mainly distributed along grain boundary in the Mg-14Sn alloy.The tensile tests at room temperature show that the ultimate tensile strength of the as-extruded Mg-7Sn alloy is the highest,i.e.,255 MPa,increased by 120%as compared with that of as-cast samples.     

镁合金AZ31轧制板材的单向拉伸行为

通过单向拉伸试验研究了AZ31镁合金轧制板在不同温度和应变速率下的力学性能。根据镁合金在50℃~400℃范围内的单向拉伸曲线分析结果,找出AZ31镁合金的抗拉强度、伸长率随变形温度、变形速度的变化规律。结果表明:AZ31镁合金轧制板的塑性随着应变速率的降低有明显提高;温度的升高可明显改善轧制板的塑性;当应变速率为1.5×10-2s-1、温度为400℃时,伸长率达到123.9%。