不同应变速率下D1车轮钢的拉伸性能与断口形貌

在不同应变速率下对D1车轮钢进行准静态和动态单轴拉伸试验,研究了应变速率对其拉伸性能的影响,并对断口形貌进行了分析。结果表明:D1车轮钢呈现出一定的应变速率敏感特性,其屈服强度和塑性流动应力均随着应变速率的增大而增大;取样方向对车轮钢的力学性能几乎没有影响;其拉伸断口具备明显的纤维区和剪切唇特征,但放射区特征不明显;准静态拉伸试样为韧性断裂机制,而动态拉伸试样则呈现出准韧性断裂机制。     

复合材料层合板在低温环境下冲击拉伸性能的研究

采用自制的复合材料动态低温拉伸实验装置,研究了玻璃布－环氧层板（ＧＦＲＰ）在０℃、－３０℃低温环境下的冲击拉伸力学性能,获得了ＧＦＲＰ材料的动静态拉伸力学性能参数。实验结果表明：在１０－５／ｓ到１／ｓ应变率范围和低温条件下,ＧＦＲＰ材料具有明显的应变率效应和温度效应。在低温环境下,当应变速率提高时,拉伸强度明显增大;和室温情形相比,在低温环境下,ＧＦＲＰ材料的拉伸强度有所提高。实验发现,在低温环境下ＧＦＲＰ材料具有动态韧性。还探讨了复合材料拉伸试样设计的一些主要问题。     

GH4169高温合金的动态力学行为及其本构关系

采用材料试验机对GH4169高温合金光滑试样与缺口试样进行应变速率为0.000 1～0.010 0s-1下的室温准静态拉伸试验,再利用分离式霍普金森拉、压杆装置进行温度为20～400℃、应变速率为1×102～4×103 s-1下的动态拉伸、压缩试验,得到准静态和动态下的真应力-真应变曲线与失效应变;根据试验数据,采用分步拟合法确定了Johnson-Cook材料模型和失效模型参数,基于Johnson-Cook模型对动态压缩行为进行模拟,并进行试验验证。结果表明:GH4169高温合金的屈服强度随应变速率的增大而增大,随试验温度的升高而降低,该合金具有应变速率强化效应和温度软化效应;模拟结果与试验结果吻合得较好,真应力-真应变曲线的最大相对误差为5.91%,表明经修正后的Johnson-Cook模型可较好地描述GH4169高温合金的动态力学行为。     

Fe24Mn0.5C形变孪晶诱发塑性钢的显微组织和力学性能

采用光学显微镜、X射线衍射仪和电子万能试验机等研究了Fe24Mn0.5C形变孪晶诱发塑性钢的组织和力学性能.结果表明:该钢在室温下为单一的奥氏体组织,拉伸时产生形变孪晶诱发塑性效应,开始产生形变孪晶,并且随着应变量的增加形变孪晶逐渐增加;随着拉伸速度减小,该钢的均匀伸长率呈轻微上升趋势,但屈服强度、抗拉强度和断后伸长率明显升高;与高强度应变诱发塑性590钢相比,该钢具有较高的能量吸收值.     

高应变率对AM60镁合金力学性能的影响

分别采用静态拉伸试验机和冲击拉伸试验机测定了AM60压铸镁合金在不同应变率下(0.000 1,0.01,300和1 400 S-1)的拉伸力学性能,重点分析了高应变率对合金力学性能的影响,并用扫描电镜(SEM)对拉伸断口进行了分析.结果表明:在应变率很低和很高时,合金的屈服强度、抗拉强度随着应变率的增加变化不大;从静态和动态(高应变率)结果综合比较来看,应变率对强度和断后伸长率有一定的影响,而弹性模量则对应变率不敏感;另外,动态和静态的断裂方式基本相同,都是以准解理断裂为主,局部区域呈沿晶断裂,局部区域存在典型的缩松断裂形貌.     

低成本Fe60(CoCrNiMn)40富铁中熵合金的显微组织与性能

通过增加CoCrFeMnNi合金中的铁含量,制备了低成本富铁中熵合金Fe₆₀(CoCrNiMn)₄₀(原子分数/%),对其进行了1 200℃×3 h均匀化处理、轧制和900℃×1 h退火处理,研究了该合金的显微组织、拉伸性能及耐腐蚀性能等。结果表明：试验合金由面心立方结构的单一奥氏体相组成,再结晶晶粒大小均匀,平均晶粒尺寸约为17.8μm,再结晶晶粒内出现退火孪晶;试验合金在室温下表现出优异的拉伸性能和应变硬化能力以及在NaCl溶液中显著的自钝化行为和优异的耐腐蚀性能,其抗拉强度为603 MPa,屈服强度为226 MPa,断后伸长率为81.6%,在NaCl溶液中的自腐蚀电位为-0.461 6 V,自腐蚀电流密度为2.74×10^-6 A·cm^-2,电荷转移电阻为2.94×10⁵Ω·cm²;与其他富铁多组分合金相比,试验合金的抗拉强度和断后伸长率更大,塑性应变高出10%以上,自腐蚀电流密度更低。试验合金的拉伸断口由均匀分布的韧窝组成,拉伸断裂方式为韧性断裂;在...     

GH2132高温高应变率下力学性能分析与Johnson-Cook本构模型的建立

对铁基高温合金GH2132进行了准静态压缩试验和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验,获得了该材料在不同温度和应变率下的应力应变曲线,分析了其力学行为.GH2132在准静态压缩过程中出现加工硬化且没有明显的屈服阶段.在SHPB试验中,GH2132有明显的温度软化效应,当应变率在4000～8000 s-1之间时表现出应变率...     

固溶强化FeCrNi合金塑性变形机制探讨

采用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆对氮固溶强化的FeCrNi合金进行了不同温度下的准静态和动态力学试验,研究了温度和应变速率对FeCrNi合全力学性能的影响。结果表明：由于氮固溶强化原子的本征势垒△G0较低,使FeCrNi合金在准静态下热激活应力为零时的临界温度Tc小于非热应力的失稳温度乃,这时流变应力一温度曲线出现平台区;而在高应变速率时,L大于Tc^r使平台区消失;在室温至600K之间存在的退火孪晶对非热应力和热激活应力均产生影响,随着温度的升高,退火孪晶逐渐消失,使得非热应力和热激活应力明显下降。     

长期时效镍基高温合金的组织与力学性能

对经过标准热处理Inconel751合金,在700℃和850℃进行长时间的时效处理,测试常温和高温下合金的力学性能,对组织和断口进行观察.结果表明,在700℃时效时,合金的硬度、冲击和室温/高温拉伸强度较为稳定,合金的塑性在整个时效过程中无明显变化;在850℃时效初期,合金硬度和室温/高温拉伸强度明显降低,塑性有所升高,500 h～1 000 h基本保持稳定;在整个时效过程中室温冲击吸收功迅速增加,表现出较强的塑性.在730℃/430 MPa条件下持久寿命呈明显下降趋势.对各性能测试断口观察发现,700℃时效合金主要以沿晶断裂方式为主,经850℃时效后的试样断口分布有一定的韧窝.     

B10铜镍合金的室温压缩变形加工硬化行为

在应变速率为0.01 s^-1下对B10铜镍合金进行室温压缩变形试验,最大变形量为50%,研究了其显微组织演变和加工硬化行为,利用修正的Ludwik模型描述了试验合金真应力-真应变曲线。结果表明：试验合金在压缩过程中发生加工硬化,其加工硬化率随真应变增加持续降低,但下降速率变缓;随着变形量增加,试验合金的晶粒拉长,晶粒内部出现变形带和高密度位错,孪晶数量增加,塑性变形机制由位错强化机制逐渐转化为位错强化和变形孪晶的综合强化机制;修正的Ludwik模型σ=Kε^{m+nln ε}可以准确描述试验合金的真应力-真应变曲线,相关系数为0.98。     

高应变速率条件下1200MPa级冷轧双相钢塑性变形微观机理的研究

通过在CMT4105试验机上进行准静态拉伸试验,在Hopkinson拉杆试验机上进行动态拉伸试验。在常温下,对DP1200冷轧双相钢进行应变速率为1×10~(-4) s~(-1)、1×10~(-3) s~(-1)、1×10~(-2) s~(-1)的准静态拉伸试验,以及应变速率为500 s-1、1 000 s-1、2 250 s-1的动态拉伸试验,并对拉伸断口进行形貌分析。结果表明:DP1200冷轧双相钢在准静态和动态变形条件下,随应变速率的增大,屈服强度s0.2从723 MPa增加到998 MPa,抗拉强度sb从1 205 MPa增加到1 515 MPa,断后伸长率从9.0%下降到7.7%,屈强比从0.60上升到0.66。准静态和动态拉伸的韧断口都呈现窝状,为韧性断口。应变速率为1×10~(-4) s~(-1)、1×10~(-3) s~(-1)、1×10~(-2)s~(-1)、500 s~(-1)、1 000 s~(-1)、2 250 s~(-1)断口韧窝平均尺寸分别为7.5μm、7.2μm、6.9μm、4.3μm、3.5μm和2.6μm,准静态拉伸不同应变速率下韧窝形貌变化不大,动态拉伸条件下随应变速率的增加断口韧窝变深。     

T2纯铜快速冷却搅拌摩擦焊缝微观组织和力学性能研究

由于焊后余热带来的退火软化效应,T2纯铜常规搅拌摩擦焊（Friction stir welding,FSW）焊缝通常会出现位错密度降低和晶粒长大的现象,其屈服强度普遍较低。为消除焊后退火效应并改善力学性能,采用液态CO₂同步快速冷却FSW工艺对2 mm的T2纯铜进行焊接。利用光学显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜、显微硬度测试以及拉伸试验对焊缝的微观组织、力学性能和加工硬化行为进行研究。结果表明,纯铜FSW焊缝的晶粒细化机制主要为不连续动态再结晶、连续动态再结晶和孪晶诱导几何动态再结晶。快速冷却FSW纯铜焊缝呈现具有纳米孪晶和高位错密度的细晶结构,在加工硬化第Ⅲ阶段表现出较大的加工硬化率。在第Ⅳ阶段,纳米孪晶为位错增殖提供储存空间,使加工硬化率降低并改善塑性。和常规FSW相比,快速冷却FSW焊缝的屈服强度和断后伸长率分别提高了31.1%和25.7%。本文提出的液态CO₂同步快速冷却FSW工艺通过改善焊接热循环可在焊缝中制备异质细晶结构,有助于提高焊缝的屈服强度并使其表现出良好的强塑性匹配。     

连续定向凝固铜棒及其冷加工后的组织和力学性能

研究了连续定向凝固铜棒及对其进行大变形量冷加工后的线材的微观组织和力学性能。凝固铜棒具有纵向连续柱状晶组织,塑性优异,伸长率达到50．5%。经过冷轧和冷拔,柱状晶组织细化为纤维晶组织,并产生显著的加工硬化。经过真应变为3．6的冷变形加工,其抗拉强度由未变形的140MPa提高到418MPa,伸长率则下降了近70％。断口形貌观察表明：凝固铜棒、轧制后的铜杆及拉拔后的铜线都是穿晶韧性断裂．其微观断口均呈山峰状,且峰顶依次逐渐尖锐。     

耦合温度效应晶体塑性的TWIP钢变形行为研究

为探究TWIP钢高温条件下的塑性变形机理,建立了耦合温度效应的晶体塑性本构模型,考虑温度对TWIP钢滑移和孪生的影响,提出了耦合温度效应的流动法则和硬化法则。结合在500 ℃和750 ℃条件下的原位SEM高温拉伸试验,建立了描述TWIP钢热变形过程的晶体塑性有限元模型。模拟获得不同温度条件下的应力应变曲线、应变硬化率和孪晶体积分数与试验结果相吻合,验证了该模型的正确性。进而,基于所建立的模型研究了温度对TWIP钢塑性变形过程滑移、孪生演化及应变硬化过程的影响规律,结果表明：滑移阻力、孪生阻力和应变硬化率随温度的升高呈不均匀降低的趋势,且断后伸长率呈现降低的趋势,由25 ℃时53.4%降低至750 ℃时16.5%。同时,随温度升高,孪生受到抑制,但滑移受温度的影响较小,表现为滑移主导的塑性变形机制。     

高能球磨热压烧结制备块状纳米晶体镍的动态冲击性能

用高能球磨结合热压烧结工艺制备出块状纳米晶体镍,并利用Hopkinson压杆对其进行动态冲击性能试验。结果表明:块状纳米晶体镍具有较高的抗冲击强度,可达到565 MPa,且冲击强度随着应变速率的升高而增大;同时,块状纳米晶体镍的塑性应变硬化率比较小,表现出平稳的塑性流变行为;基于试验结果,预测块状纳米晶体镍的变形机理是由位错滑移和晶界滑移共同控制的。     

动态条件下Fe-24Mn-0.5C孪晶诱发塑性钢的断裂机制

对Fe-24Mn-0.5C孪晶诱发塑性钢进行了动态冲击拉伸试验,并采用扫描电镜、透射电镜等研究了该钢的断裂机制。结果表明:试验钢的抗拉强度为1 100 MPa,断后伸长率为50%;试验钢表现为典型的韧性断裂特征,断口主要由呈阶梯状的韧窝组成;其断裂机制为变形过程中塞积在晶界和孪晶界处的大量位错促使孔洞及裂纹的产生,继续变形则发生断裂。     

Formability of magnetic pulse uniaxial tension of AZ31magnesium alloy sheet

In this paper, the formability of magnetic pulse uniaxial tension of AZ31magnesium alloy sheet at room temperature were investigated by the numerical simulation and experimental method. The numerical simulation for the magnetic pulse uniaxial tension of AZ31 sheet is performed by means of the ANSYS FEA software. The changes in velocity and strain rate were analyzed by simulation. The approximate rectangular flat spiral coil was employed to carry out the magnetic pulse uniaxial tensile experiments. The forming process was recorded by the high-speed camera, and the simulation result was consistent with it. The experimental results indicate that the total elongation of AZ31 sheet improves about 37 % compared with the quasi-static case. The major and minor principal strains at most increase by approximately 112 and 96 % under 5.12 kJ energy, respectively.     

Dynamic tensile characteristics of TRIP-type and DP-type steel sheets for an auto-body

This paper is concerned with the dynamic tensile characteristics of transformation-induced plasticity (TRIP)-type and dual phase (DP)-type steel sheets at intermediate strain rates ranging from 0.003 to 200 s⁻¹. The dynamic responses of TRIP600, TRIP800, DP600 and DP800 steel sheets are investigated with the evaluation of stress–strain curves, the strain rate sensitivity, the fracture elongation and the effect of pre-strain. The dynamic responses were acquired from dynamic tensile tests at the intermediate strain rates with a high-speed material testing machine developed. Experiments were carried out with specimens whose dimensions were carefully determined by finite element analyses and experiments to induce uniform deformation in the gauge section at the intermediate strain rates. The tensile tests provide stress–strain curves and the strain rate sensitivity. Experimental results show two important aspects for TRIP-type and DP-type steel sheets quantitatively: The flow stress increases as the strain rate increases and the fracture elongation and the formability of TRIP-type sheets are better than those of DP-type sheets at the intermediate strain rates. The pre-strain effect was also investigated for two types of metals at the intermediate strain rates. TRIP600 and DP600 steel specimens pre-stained by 5% and 10% were elongated at the strain rate of 0.003 s⁻¹ for quasi-static loading, and then tested at strain rates of 0.003, 1, 10 and 100 s⁻¹. The results demonstrate that the mechanical properties of TRIP600 and DP600 steels are noticeably influenced by the pre-strain when the strain rate is over 1 s⁻¹. The ultimate tensile strength as well as the yield stress increases due to the pre-strain.     

热等静压温度对激光选区熔化成形GH3536裂纹和组织性能的影响

利用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备了GH3536镍基高温合金,研究了不同热等静压(Hot isostatic pressing,HIP)温度对SLM成形GH3536合金裂纹和组织性能的影响。利用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、电子背散射衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)、电子探针显微分析仪(Electron probe microanalyzer,EPMA)等方式表征了GH3536相组成和组织演变,利用高温持久性能试验机测试合金室温和高温拉伸性能。结果表明：经HIP后,SLM成形GH3536合金相组成保持不变,均为γ相,但晶格常数降低,且随着HIP温度的升高而降低。SLM态合金中存在10～100μm的微裂纹和气孔缺陷,微裂纹主要存在于熔池边界。经HIP后,合金中微裂纹完全消除,但仍存在少量孔洞。GH3536合金经高温高压处理后,晶粒尺寸增大,抗拉强度有所降低。其中SLM态试样室温抗拉强度...