轧态Zn-5Al-RE合金的超塑性研究

用恒载荷法研究了轧态Zn-5Al-RE合金的组织超塑性和相变超塑性的蠕变特征,测定了轧态Zn-5Al-RE合金超塑变形的激活能Q值和应变速率敏感指数m值。试验结果表明：当载荷减小、温度降低和淬火保温时间延长时,组织超塑性变形中稳态蠕变阶段延长;粗晶粒可降低组织超塑性变形时的伸长率,但对相变超塑性变形的伸长率影响不大;组织超塑性变形的m值大于相变超塑性变形的m值;轧态Zn-5Al-RE合金的表观激活能略大于Zn-5Al-RE合金的激活能。     

IC10合金的动态回复/再结晶本构行为研究

对IC10合金在1073~1373K范围内、不同应变率下开展了拉伸试验研究,试验结果表明：IC10合金在1073K附近表现出明显的动态回复力学特征,在1173~1373K范围内则表现出明显的动态再结晶特征。通过透射电子显微镜对试验样品进行观察,研究了IC10合金变形机理,结果表明,在1073~1373K范围内,IC10合金变形过程中螺位错和刃位错可动性相当,并在γ′相边界逐步形成一些胞状亚晶结构。最后,将工程中应用广泛的Sellars模型应用于描述IC10合金在1073~1373K范围内、不同应变率下的力学行为,预测结果与试验结果的平均相对误差值不超过5%。     

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。     

新型优质GH738合金热变形过程动态再结晶模型的建立

采用MTS810-25T低周疲劳试验机对新型优质GH738合金进行热压缩试验,分析该合金在不同初始晶粒尺寸(42～340μm)、变形温度(1 020～1 100℃)、应变速率(0.01～1 s-1)和应变量(0.15～0.70)条件下的动态再结晶(Dynamic recrystallization,DRX)组织演化规律,并利用Avrami方程构建了该合金的动态再结晶模型,进而结合DEFORM软件及热压缩试验进行验证。结果表明,随着初始晶粒尺寸的减小,应变速率的降低,变形温度升高,应变量增加,动态再结晶的体积分数增加;有限元结果及验证试验均表明,建立的新型优质GH738合金的动态再结晶临界应变模型、体积分数模型以及晶粒尺寸模型,具有良好的预测精度。     

超塑性拉伸变形应变速率敏感性指数的试验测量及其精细分析

从理论上导出不同典型变形路径下用试验参数F(变形载荷 )、v(十字头速度 )和l(试样标距长度 )表达的应变速率 ( ε)敏感性指数m的一组公式 ,并由此建立了在一组恒 ε试验、恒v试验和定F试验曲线上测量定长度应变速率敏感性指数ml、恒速度应变速率敏感性指数mv 和定载荷应变速率敏感性指数mF 的统一方法。在同一组恒 ε(恒v或定F)曲线上测得ml、mv 和mF,而且测得的ml、mv 和mF 是不相同的 ,这说明超塑性变形具有较强的结构敏感性。但是在不同组的恒 ε、恒v和定F试验曲线上用相同的测量公式测得的ml、mv 或mF 的值也各不相同 ,便是应分析的问题 ,于是又对m值的结构敏感性作了精细分析。     

镍基高温合金IC10的本构模型研究

基于晶体塑性滑移理论建立了IC10的本构模型,通过在ABAQUS软件平台上编写用户子程序(UMAT),模拟了IC10合金在600℃下的拉伸应力-应变曲线和不同载荷条件下的拉-压疲劳迟滞回线。通过对比发现模拟所获得的计算曲线与试验曲线具有良好的一致性,表明所建立的模型可以有效预测IC10合金在不同载荷下的高温力学行为。     

不同成分下铸态AlMoNbTaTiZr高熵合金显微组织的研究

通过非自耗真空电弧熔炼法制备 AlaMobNbcTadTiZr(a=1.5,0.5,0.25;b=0.5,0.25,0;c=0.5,0;d=0.5,0.75,1)高熵合金,研究合金元素含量、热力学参数、显微组织间的关系.结果表明,除了 Al1.5Mo0.5NbTa0.5TiZr合金由BCC相和富Al-Zr相组成外,其他...     

GH625合金热变形过程的动态再结晶行为研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机,对GH625合金进行不同条件的热压缩试验以研究其热变形行为.利用光学显微镜(Optical microscope,OM)、背散射电子衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)和透射电镜(Transmission elctron microscope,TEM)等手段,分析GH625合金在热变形过程中的组织演变及动态再结晶机制.研究结果表明,GH625合金在热变形过程中发生了动态再结晶,且根据变形温度的不同,真应力-真应变曲线的特征有所不同;GH625合金发生动态再结晶的临界应变与应力随着变形温度的升高而降低;GH625合金动态再结晶的晶粒尺寸及体积分数随着真应变的升高而升高,当合金完全动态再结晶后,动态再结晶晶粒的尺寸则随真应变的继续升高而基本保持不变;GH625合金的主要动态再结晶机制是在原始晶界凸起形核的不连续动态再结晶机制(Discontinuous dynamic recrystallization,DDRX),在原始晶界附近通过亚晶粗化、复合孪生形核的连续动态再结晶机制(Continuous dynamic recrystallization,CDRX)则起辅助作用.     

基于J-C模型的GH907高温合金动态本构关系及失效关系

使用万能材料试验机、霍普金森拉杆和霍普金森压杆装置研究了航空发动机机匣材料GH907高温合金在常温下的准静态力学性能及20～400℃下的动态力学性能;基于试验结果,拟合得到Johnson-Cook(J-C)本构模型和失效模型参数,并对试验合金动态压缩过程进行模拟以验证本构模型参数的有效性.结果表明:常温下在0～3000 s-1应变速率范围内拉伸时,试验合金具有明显的应变速率效应,但是压缩时对应变速率不敏感;在20～400℃温度范围内,试验合金的软化效应明显;建立的J-C模型能够较为准确地预测该合金在不同温度和应变速率下的力学行为,试样几何尺寸和最大应力的仿真结果与试验结果的相对误差在2％以内.     

高应变速率下SiCp/Al复合材料的动态力学性能及其本构关系

利用分离式Hopkinson压杆试验装置对体积分数15％SiCp/Al复合材料进行动态压缩试验,研究了该复合材料在500～2000 s-1高应变速率下的动态力学性能及其显微组织演变;基于试验数据,通过包含与应变速率和塑性应变相关的绝热温升软化项的Johnson-Cook本构模型对应力-应变曲线进行预测,并将模型预测结果...     

3004铝合金的拉伸变形特征

在应变速率为5.56×10-5~5.56×10-3s-1的范围内,温度223~773 K,对3004铝合金进行了系列拉伸试验,探索其形变规律。结果表明:3004铝合金在形变过程中会出现动态应变时效现象;在给定的应变速率下,动态应变时效仅发生在一定的温区;在该温区内,应变速率敏感性出现了负值,强度出现了一个平台,加工硬化速率出现峰值,拉伸断口呈现脆性特征。     

TC17钛合金在高温与高应变率下的动态压缩力学行为研究

采用微型分离式霍普金森压杆实验系统对TC17钛合金在高温、高应变率条件下的动态力学行为进行研究,测试材料的应力应变行为,分析实验温度、应变率和应变对其动态力学性能的影响规律。实验结果表明：当应变率为3000s-1时,TC17钛合金表现出明显的应变硬化效应,但在高温、高应变率条件下其应变硬化效应明显减弱;TC17钛合金具有应变率强化效应,但在温度升高过程中其应变率敏感性随着实验温度的升高而先减小后增大;实验温度对TC17钛合金的动态压缩力学行为的影响非常明显,温度敏感性因子随温度的升高大幅度增大。     

室温拉伸试验的不同速率控制模式对判读低碳钢下屈服点的优劣对比

在金属材料室温拉伸试验中,应变速率控制和位移速率控制是两种常用的控制模式。本文通过在实际试验操作中获得的数据、曲线来说明位移速率控制在材料下屈服点判读方面的劣势和应变速率控制在下屈服点判读方面的明显优势。应变速率控制测得的试验力-变形曲线上、下屈服点一目了然,易于判读,下屈服强度易于计算;位移速率控制测得的试验力-变形曲线在上屈服点附近纠结杂乱,下屈服点难以判别。同时,笔者还发现应变速率控制在试样屈服瞬间由于试样表面产生滑移现象导致试验机不能准确监控试样变形即会造成试验机短时间失控,这是应变速率控制的一大难点。关于这一难点,本文还给出了假想解决方案。     

3104铝合金的流变应力行为与动态再结晶

对3104铝合金在350-500℃以0．005-0．1s^-1的形变速率进行压缩，真应变为50％，随后立即水冷。采用真应力一真应变曲线和TEM研究其高温压缩变形中的流变应力行为和它的动态再结晶过程。结果表明：3104铝合金为正应变速率敏感材料，具有稳态流变的特征。流变应力随着变形速率的增加而增加，随着变形温度的升高而降低。在低形变温度(350℃)和低形变速率(0．035s^-1)下，该合金发生动态再结晶。     

TA15合金热变形行为研究

用Gleeble-1500型热模拟试验机对TA15合金进行了变形温度为650～1000℃、应变速率为0．001～1s^-1的热压缩试验,研究了工艺参数对流变应力及组织的影响,计算了应力速率敏感指数m及变形激活能Q,建立了本构方程。结果表明：流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大;应力速率敏感指数m随变形温度的升高而增大。650～850℃时变形激活能为386．32kJ／mol,850～1000℃时为479．365kJ／mol,预示在不同的温度区间具有不同的变形机制。     

应变量对Al-1Mn-1Mg合金热变形行为的影响

在Gleeble热模拟试验机上对不同处理状态（熔体处理与均匀化退火）的Al-1Mn-1Mg合金进行高温压缩试验，通过流变应力曲线分析，重点探讨了应变量对热变形材料常数的影响，并用光学显微镜、透射电子显微镜研究铝材的热变形组织特征。结果表明：经不同处理的Al-1Mn-1Mg合金均易发生动态软化并最终呈现稳态流变特征；热变形材料常数是过程量，随应变量的增加，应力水平参数α、应变速率敏感性指数柳和热变形激活能Q随之增大，而应力指数，n则逐渐减小；均匀化退火后，铝舍金的α和m值最大而，n值最小，动态软化效果最明显且变形均匀，在该状态下，铝合金的Q值受变形量影响小，平均仅为176．5kJ／mol，易进行热变形；当应变量为0．7时，基体呈现规则的再结晶晶粒组织，随着应变量的增加，晶内重新形成了位错胞结构。     

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。     

应变强化对S30408奥氏体不锈钢低温冲击性能的影响

室温应变强化技术可大幅提高奥氏体不锈钢的屈服强度,显著减薄容器壁厚,已广泛应用于奥氏体不锈钢深冷容器制造。采用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和摆锤式冲击试验机研究应变强化对S30408奥氏体不锈钢低温冲击性能的影响。结果表明:材料在应变强化过程中发生应变诱发相变,相变产物为α'和ε马氏体,深冷低温对应变强化材料的相组成和含量影响不大。随着应变量的增加和温度的降低,材料冲击吸收能量KV2降低,其中裂纹扩展能EP基本不变,裂纹形成能Ei显示与总冲击吸收能量相似的变化趋势。当温度低于77 K,冲击吸收能量下降趋于平缓,呈现出"平台"现象,且应变强化对材料低温冲击性能的影响要大于温度对其的影响。即使经过15%应变量,材料仍表现出较好的低温冲击韧性。     

铝合金高速铣削中切削温度动态变化规律的试验研究

切削温度与刀具磨损、工件加工表面完整性及加工精度密切相关。高速切削过程中切削温度随工件材料、所选刀具及切削用量的不同而呈现出与普通切削过程不同的变化规律。本文应用红外热像仪测温系统对高速铣削过程中切削温度的动态变化规律进行试验研究 ,首次给出了铝合金高速铣削过程中存在的临界切削速度关键数据及切削温度随切削速度的变化规律 ,其结论有助于指导铝合金高速铣削加工、优化高速切削工艺及建立高速切削数据库。