5050铝合金板材高温流变行为研究

在303～673K的温度范围内和应变速率为0.001～0.1s-1下对5050铝合金薄板进行高温拉伸试验,研究了5050铝合金高温拉伸性能,以及该合金在升温条件下流变应力与变形温度、应变速率之间的关系.结果表明:5050铝合金的流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的升高而升高;高温拉伸试样的伸长率随变形温度的升高而升...     

5CrMnMo应变率和温度相关力学性能实验研究

在较大的温度(25℃-537℃)和应变率(10-4s-1-10-2s-1)范围内对5CrMnMo进行了拉伸实验,获得了相应的应力应变曲线.试验结果表明在室温和试验的应变率范围内(10-4s-1-10-2s-1),5CrMnMo的力学性能是应变率无关的.随着温度的升高,出现了模量E、屈服强度σs和抗拉强度σb的应变率强化效应和温度弱化效应;还出现了加工硬化倾向减小的机制和蠕变效应增大机制,且温度越高这两种机制越强,应变率越高这两种机制越弱.在这两种机制作用下,温度越高失稳应变εb越小,断后伸长率δ50越大;但应变率越高δ50越小.当试验温度较高且应变率较低时,伴随有马氏体板条向拉伸方向偏转的细观特征.     

单脉冲加载技术及其在钛合金拉伸行为研究中的应用

为精确评价钛合金热率相关的力学行为,利用冲击拉伸试验系统和基于单应力脉冲加载的冲击拉伸复元试验技术分别获得TC11钛合金在高应变率(102~103s-1)范围内的绝热应力-应变曲线和等温应力-应变曲线,实现拉伸响应的热力解耦;利用冲击拉伸加卸载试验技术实施变温度和变应变率测试,研究历史效应对于本构行为的影响。结果表明:TC11的初始屈服行为呈现温度软化和应变率强化特性,而等温塑性应变硬化行为表现出温度和应变率不敏感特征,瞬态绝热温升是导致材料动态应变硬化率降低的主要原因;高应变率加载时材料内的热功转换系数约为0.9,且其拉伸力学行为无明显的温度和应变率历史效应。实验结果为建立钛合金的本构模型奠定试验基础。     

纯钛高应变率拉伸力学行为的实验研究

利用MTS809材料试验机和旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸实验装置,对多晶纯钛进行了室温环境下应变率为0.001,0.01s-1的准静态和300,1400s-1的动态拉伸实验,获得了纯钛等温和绝热拉伸应力-应变曲线;实施了应变率为300s-1的冲击拉伸复元实验,获得了纯钛在高应变率下的等温应力-应变曲线。结果表明:纯钛的拉伸力学行为具有明显的应变硬化效应、应变率强化效应和绝热温升软化效应。采用修正的KHL模型较好地表征了纯钛在准静态和动态实验应变率范围内的拉伸力学行为。     

应变速率对AZ91D镁合金力学行为影响

本文通过静态拉伸试验机和高应变速率冲击拉伸试验装置,对AZ91D压铸镁合金分别进行了不同应变率下(10-4、10-2、300和1400s-1)拉伸力学性能的试验,获得了各应变速率下完整的应力-应变曲线.并通过扫描电镜对其拉伸断口进行分析.试验结果表明,其屈服应力(σs)、拉伸强度(σb)随着应变速率的增加而增加,失稳应变(εb)则随着应变速率的增加而有所减小;而弹性模量则对应变率不敏感.采用John-son-Cook材料模型描述AZ91D镁合金应变速率相关的应力应变本构模型,其拟合结果和实验结果基本相吻合.扫描电镜断口分析结果表明,动态和静态的断裂方式基本相同,都是以准解理断裂特征为主,局部区域伴有解理断裂;存在典型的缩松断裂形貌.     

超高强铁素体-马氏体双相钢在动态拉伸变形条件下组织和性能研究

通过分段淬火连续退火实验,获得两组铁素体晶粒尺寸大致相同、马氏体体积分数不同的双相钢。选取应变速率为10-4s-1进行准静态拉伸实验;选取应变速率为500s-1和2250s-1在分离式霍普金森拉杆技术进行动态拉伸实验。利用动态因子、Feret比率等定量分析方法研究超高强铁素体-马氏体双相钢在动态拉伸变形条件下的组织和性能。结果表明:应变速率效应在双相钢的动态变形行为中主要起强化作用;马氏体体积分数越低的双相钢应变速率敏感性越大;相比抗拉强度而言,超高强冷轧双相钢屈服强度的应变速率敏感性更大。计算在应变速率为2250s-1动态拉伸变形下产生绝热温升分别为98K和89K,并抵消部分应变速率强化作用。     

聚碳酸酯拉伸力学性能的应变率相关性实验

在MTS809材料试验机和自行研制的旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸试验机上,对聚碳酸酯板材进行了准静态0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1和高应变率400s-1、800s-1、1700s-1加载条件下的单向拉伸试验,得到了不同应变率下聚碳酸酯板材的拉伸工程应力-工程应变曲线。试验结果表明:聚碳酸酯的拉伸力学行为呈现明显的非线性变形特征;在文中实施的0.001s-1～1700s-1应变率加载范围内,聚碳酸酯拉伸力学性能具有明显的应变率相关性,其屈服应力和与屈服应力相对应的失稳应变均随应变率的增加有显著的增大。     

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...     

应变速率循环法构建TC4-DT钛合金本构方程

采用应变速率循环法在超塑拉伸机上对TC4-DT钛合金进行三组高温超塑性拉伸实验,变形温度为850~890℃,应变速率为3.3×10-5~3.3×10-3s-1。通过对拉伸实验数据的分析计算出TC4-DT钛合金动态再结晶激活能,并利用Arrhenius模型构建TC4-DT高温条件下的超塑性本构方程。结果表明:TC4-DT钛合金的流动应力对变形温度较为敏感,随着温度的升高,流变应力逐渐减小,软化机制愈发明显,870℃附近的超塑性较好,伸长率达到554%。     

应变速率和温度对10NiCrMo船体钢力学性能的影响

探讨了高应变速率(动态)和低温对10NiCrMo船体钢拉伸力学性能的影响。拉伸试验结果表明:室温下,在应变速率较低时(1.6×10-3/s~1.6×10-1/s),随着应变速率增加,强度和塑性变化不大;而当应变速率较高时(2.8×102/s~1.2×103/s),总体上强度和塑性随应变速率的增加而有所增加,未发生脆化现象。在室温至-196℃温度范围内,常规应变速率下,抗拉强度R m随温度的降低而增加,-196℃时的强度增加约30%;而断后伸长率随温度的降低也有增加,增加约14%,不但未出现低温脆性,而且有好于室温的塑性。但当较高应变速率和低温共同作用时,与常规拉伸试验结果相比,试验钢的强度明显增加,而塑性明显下降,下降约50%。10NiCrMo船体钢在高应变速率、低温条件下独特的力学性能与均匀变形能力和断裂机制的变化有关,材料的塑性与其断裂方式无对应关系。     

温度和应变率对原位合成钛基复合材料动态压缩性能及破坏机制的影响

使用分离式Hopkinson压杆（SHPB）系统,在温度293~973 K、应变率6 000~10 000 s-1下,对原位合成TiC颗粒和TiB晶须混合增强钛基复合材料（TMCs）的动态压缩性能进行了研究。试验结果表明:在373~573 K、673~773 K和873~973 K范围内TMCs流变应力随温度的增加而显著减小;在较低温度（低于373 K）和较低应变率（6 000~8 000 s-1）下,TMCs呈现小幅的应变率硬化特征,而在较高温度（573 K及以上）时各应变率下TMCs均存在应变率软化特征,且温度越高材料应变率软化效应越明显。材料失效/断裂机制分析表明:应变率软化机制主要是绝热软化及其产生的绝热剪切带（ABS）中微裂纹的形成和扩展的综合作用;在较高的应变率和较大应变下ABS中会产生微裂纹,温度较低时TMCs塑性不足以抑制或阻碍微裂纹的扩展,从而导致TMCs在宏观上迅速破坏;材料破坏时以钛合金基体塑性断裂为主,但在局部伴随部分增强相脆性断裂。      

三种船用钢的动态力学性能

利用分离式霍普金森杆（SHPB）对三种合金钢A、B、C的动态压缩性能（应变率500 s-1～7 500 s-1）进行研究。结果表明：三种材料中A的压缩屈服强度最高,其次为C,B的强度最低;材料A、B在应变率500 s-1～6 000 s-1范围内均没有表现出明显的应变率效应,在应变率7 500 s-1下表现出较弱的应变率效应;这两种材料的压缩曲线形态相似,均表现出一定的应变硬化。C材料在整个应变率范围内均未表现出应变率效应,表现出一定的应变硬化。     

Tensile Behavior of NiAl-9Mo Eutectic Alloy around Brittle to Ductile Transition Temperature

The influence of strain rate and temperature on the tensile behavior of as-cast and HIPed NiAl-9Mo eutectic alloywas investigated in the temperature range of 700～950℃ and over a strain rate range from 2.08×10~(-4) s~(-1) to2.08×10~(-2)s~(-l). The results indicate that HIP process causes an enhancement in ductility and a decrease in ultimatetensile strength (UTS), yield strength (YS), average strain hardening rate as well as a drop in brittle to ductiletransition temperature(BDTT) under the same condition. It is noticed that the BDTT of as-cast NiAl-9Mo is moredependent on strain rate than that of HIPed one. The brittle to ductile transition process of the alloy is related toa sharp drop in strain hardening rate. Regardless of strain rate, the fracture morphology changes from cleavage inNiAI phase and debonding along NiAI/Mo interface below the BDTT to microvoid coalescence above BDTT. Theapparent activation energy of the BDT of HIPed and as-cast material are calculated to be 327 and 263 kJ/mol,respe     

Hot Deformation Behavior of 2124 Al Alloy

The mechanical behavior of 2124 Al alloy produced by powder metallurgy was investigated with compression test at different temperatures and strain rates. The tests were performed in the temperature range of 300℃～500℃ and at strain rates from 0.001 s^-1 to 1.0 s^-1. The compression flow curves exhibited an initial sharp increase with strain, followed by monotonous hardening. The maximum stress decreased with decreasing strain rate and increasing temperature. The hot deformation characteristics of the material were studied using processing maps. The domain of safety and unsafe regime were identified and validated through microstructural examination.     

Shear fracture mechanism in a rapidly-solidified aluminium scrap alloy

The shear fracture mechanism in a rapidly-solidified aluminium alloy was investigated using both smooth and circumferentially-notched bars under uniaxial tension in a temperature range of 193–423 K and a strain rate range of 10-5–1 s-1 for the alloy under as-extruded and precipitation-hardened states. An analytical procedure was performed to make corrections on the hydrostatic stresses in the necked region of a smooth specimen. A complete shear fracture occurs only for the as-extruded alloy in plain tension at intermediate temperatures and relatively low strain rates. The interfacial delamination is associated with both the gross shear fracture in plain tension and the local shearing in notch tension. Based on experimental observations combined with analytical results, a constraint-releasing mechanism is proposed which fairly accounts for the conditions under which the present shear fracture is evident.     

高应变率条件下山西黑花岗岩的动态力学性能研究

采用分离式Hopkinson压杆试验技术,对山西黑花岗岩进行了一系列不同应变率(315.53s-1~1349.87s-1)的动态压缩试验。试验结果表明：山西黑花岗岩在高应变率条件下,动态抗压强度表现出突变特性：应变率从460.09s-1上升到860.20s-1的时候,山西黑花岗岩的动态抗压强度从272.33MPa提高到371.78MPa;在高应变率条件下,山西黑花岗岩材料的破碎机理为在初始冲击波作用区先产生体积破碎,而后在试样后半部分产生赫兹破碎;山西黑花岗岩在高应变率下的弹塑性变形能随应变率的增大而减小,高应变率条件下材料失效和裂纹扩展消耗更多能量,对应更加严重的材料破碎。     

冲击拉伸下Fe3Al力学性能的应变率相关性研究

利用自行研制的旋转盘式杆杆型冲击拉伸试验装置于Ｆｅ３Ａｌ实施了不同应变率的冲击拉伸试验，获得了不同应变率下的完整的应力应变曲线，结果表明在应变率从８０Ｓ＾－１至１２００Ｓ＾－１范围内，Ｆｅ３Ａｌ存在明显的动态韧性现象及应变率强化效应，其屈服应力，破坏应力以及破坏应变都随应变率的提高而增加，用最小二乘法拟合得到其屈服应力，破坏应力以及失稳应变与应变率的关系，并根据Ｂｏｎｄｎｅｒ－Ｐａｒｔｏｎ的理论建     

TiAl（FL）冲击拉伸力学性能的试验研究

对全片层状组织的ＴｉＡｌ金属间化合物进行了三个应变率（１００ｌ／ｓ，３００ｌ／ｓ，８００ｌ／ｓ）的冲击拉伸试验研究，得到了材料在不同应变率下的完整的应力应变曲线。结果表明在不同应变率下，ＴｉＡｌ金属间化合物均为脆性破坏，但随着应变率的增加，材料的破坏 力和失稳应变也随之增大，具有应变率强化和动态韧性的变形特征，ＳＥＭ分析表明材料的破坏主要以穿晶破坏为主，并且随着层片位向的不同，断口的形貌也有很大差     

6013-T4铝合金不同温度下的动态流变应力及组织演变

采用分离式霍普金森(SHPB)压杆装置进行6013-T4铝合金动态压缩试验,获得温度为25℃、100℃、200℃、300℃、400℃,应变速率为1 000s~(-1)、2 000s~(-1)、3 000s~(-1)、4 000s~(-1)、5 000s~(-1)条件下材料的真应力-真应变曲线,并通过透射电子显微镜(TEM)观测了6013-T4铝合金在不同变形条件下的组织演变。结果表明:6013铝合金有明显的温度敏感性,但是对应变速率的敏感性较弱。应变速率和温度对6013铝合金微观组织的影响显著,位错密度随应变速率的升高而增大,随温度的升高而减小。基于实验数据,求得了6013铝合金Johnson-Cook模型的本构参数并建立其本构模型。与实验结果进行对比,结果表明,所建立的本构模型能够很好地预测6013铝合金的流变应力。     

异步轧制AZ31镁合金板材的超塑性工艺及变形机制

经过异步轧制工艺获得AZ31镁合金薄板。在300~450℃范围内,分别通过5×10-3,1×10-3s-1和5×10-4s-1不同应变速率进行高温拉伸实验研究其超塑性变形行为,计算应变速率敏感指数m值、超塑性变形激活能Q及门槛应力σ0值。通过EBSD分析和扫描电镜观察拉伸断裂后的断口形貌,分析AZ31镁合金的超塑性变形机制。结果表明:AZ31镁合金的塑性变形能力随着变形温度的升高及应变速率的降低而增强。当拉伸温度为400℃、m=0.72、应变速率为5×10-4s-1时,AZ31具有良好的超塑性,伸长率最大为206%。温度为400℃时,异步轧制AZ31镁合金的超塑性变形是以晶格扩散控制的晶界滑移和基面滑移共同完成的。