脉冲电流对金属材料塑性变形和组织结构与性能的影响

脉冲电流对金属材料的塑性变形、组织结构和力学性能有显著影响。利用高强脉冲电流可显著改善金属材料的加工性能及力学性能；能改变疲劳损伤金属材料的位错组态，提高其疲劳寿命；能促进一些冷变形合金的再结晶过程；能减少合金凝固组织中的缩孔、缩松。由于利用脉冲电流可改善金属材料加工性能及力学性能，并促进组织结构转变，因此在金属材料加工和组织结构调整等领域有着广阔的应用前景。     

高级工第一层次人员锻压工工艺学试题

一、填空题 1.金属材料因塑性变形而使其_和_增大,_和__降低的现象叫做加工硬化。 2.金属在塑性变形时,随着晶粒的滑移而引起晶格的歪扭紊乱,从而形成了_,同时,在滑移面上产生出许多细小的晶粒碎块,使得滑移面凹凸不平,而增大了_,于是便产生_。 3.再结晶的作用在于改善_,恢复金属的机械性能和物理性能,完全消除_所引起的不良影响。 4.根据金属在变形过程中出现加工硬化和再结晶软化两种现象之间的关系,金属变形可分为_、_和_三种类型。 5.变形区的金属受拉应力状态的影响越小,受压应力状态的影响越大,则塑性_,相反,若受拉应力状态的影响越大…     

稳定化处理对LY12铝合金微屈服行为影响的初探

分析了LY12铝合金时效处理及冷热循环处理后的微屈服应力-微塑性应变曲线特征，探讨了尺寸稳定化处理对微屈服行为的影响。初步分析认为微塑变是一个原有可动位错源耗竭、位错在不利取向晶粒中滑移以及位错增殖的过程；与时效处理相比，冷热循环处理后材料的微屈服行为发生显著变化，原因在于冷热循环过程中急剧的高低温变化，使材料产生微塑性变形。     

基于Crussard-Jaoul的n值分析对高锰钢加工硬化机制的探讨

通过研究发现Crussard-Jaoul分析法能够精确反映高锰钢变形过程中加工硬化的特点。基于Crussard-Jaoul分析法所得的高锰钢应变硬化指数值的变化主要受位错密度和孪晶体积分数的影响,尤其随着形变孪晶量的增加,应变硬化指数获得迅速提高。当应变量低于0.1,高锰钢塑性变形以位错滑移为主要机制;当应变量超过形变孪晶产生的临界应变（0.06~0.08）后,高锰钢塑性变形以位错滑移和机械孪生两种方式进行。孪晶的产生能迅速提升高锰钢加工硬化性能,而仅位错强化不能使高锰钢获得优异的加工硬化性能。Crussard-Jaoul分析法能对金属塑性变形和加工硬化机制进行判断和预测。     

工业纯钛室温等径角挤压的塑性变形机制

采用光学显微镜、透射电子显微镜对工业纯钛室温等径角挤压(ECAP)后的显微组织进行了分析,探讨了滑移、孪生和晶粒转动三种变形机制在其室温塑性变形过程中的作用。结果表明:工业纯钛在室温ECAP变形时,变形机制以滑移和孪生为主;晶粒转动机制发挥了协调大尺寸晶粒的变形并有利于提高工业纯钛变形能力的重要作用;同时动态再结晶也是材料塑性变形的重要协调机制。     

钛合金微观位错与整体结构件加工变形的数学模型研究

以钛合金梁整体结构件为研究对象,根据位错动力学理论建立了整体结构件加工变形的运动位错分布模型;通过位错滑移系统模型建立了整体结构件最大塑性变形量与微观位错的理论数学关系.通过对该数学关系模型的分析表明：钛合金梁整体结构件的最大塑性变形量发生在梁中间附近,且最大变形位置由基面滑移和柱面滑移与工件端面之间的夹角确定;最大塑性变形量与已加工表面下不同深度处的应力场、加工变形过程中位错的增殖强度以及工件的长度成正比,与工件的厚度成反比,且仅从宏观尺寸上来看,工件的长度越长,厚度越小,工件的变形量越大.     

多场交互作用下镁合金塑性变形研究

采用压缩圆柱形镁合金铸锭的试验方法，研究了不同变形温度和不同应变速率对AM60B铸态镁合金塑性流动应力的影响规律。采用电子显微镜观察了压缩试样微观组织，结果显示，镁合金在高温下塑性变形以基滑移为主，并出现位错攀移，在临近晶界处有明显的交滑移产生。采用数理统计的方法建立了变形温度为573-673K、应变速率为0．01～0．1s^-1条件下的AM60B铸态镁合金塑性变形本构模型，试验表明所建立的本构模型能充分反映AM60B铸态镁合金的塑性变形规律。     

多珠滚压器的设计

根据金属的变形理论,工件表面在外力作用下,被滚压金属的原子间距离会暂时发生变动或晶粒间产生滑移,当外力达到一定数值时,被加工表面金属除产生弹性变形外还有塑性变形。由于塑性变形,不仅零件被加工表面的形状发生变化,而且其组织结构也发生变化,使金属被滚压层的组织变得紧密,晶粒变细。同时金属表面层内产生较大的压缩应力,使金属表层得到强化,提高了硬度,熨平了微观不平度(见图1)。降低了零件的表面粗糙度值,增强了零件的耐磨耐腐蚀性能,延长了零件的使用寿命。     

激光冲击强化TC4双相钛合金过程中β相的细化机理

采用激光冲击强化(LSP)技术对TC4双相钛合金进行表面强化处理(冲击0～3次),研究了β相晶粒细化机理以及强化前后残余应力、表面硬度及疲劳强度的变化.结果表明:激光冲击强化过程中,β相晶粒内的位错首先通过滑移形成位错线,随着塑性变形加剧,位错不断堆积形成位错壁和位错胞,位错进一步运动后形成亚晶界,并通过动态再结晶实现...     

振动时效消除应力的应用

振动时效(缩写VSR)又称振动消除应力，旨在通过控制激振器的激振频率，使工件发生共振(最多数十分钟)，让工件产生适当的交变运动并吸收部分能量，以致内部发生微观粘弹塑性力学变化，从而降低工件的局部峰值应力和均化工件的残余应力场，最终防止工件的变形与开裂，保证装配尺寸稳定性。振动时效机理是由于振动过程中金属材料内部的位错滑移产生微观塑性变形，使残余应力得以释放。     

晶粒尺寸对Zn-0.4%Al合金超塑性变形的影响

本文研究了晶粒尺寸对Zn-0.4%Al合金在超塑性变形条件下的力学特性、宏观变形行为及微观变形机构的影响。结果表明:1.Zn-0.4%Al合金的晶粒尺寸在100微米到10微米范围内,在给定试验条件下,σ-d~(1/2)‘关系符合Hall-Petch公式,晶粒尺寸≥35微米时变形机构以孪生为主,20～10微米时以滑移为主;2.晶粒尺寸小于10微米时,Hall-Petch关系式已不适用,随晶粒细化应力下降;3.晶粒尺寸小于5微米时属于超塑性变形区,其中晶粒尺寸为1微米时,晶界滑移在变形中起主导作用,同时结晶学滑移也有重要贡献。     

层错能在剧烈剪切变形时对晶粒细化的影响

基于等通道角挤压晶粒细化技术,研究不同材料在相同工艺条件下为什么其晶粒演化过程会出现较大的差异,提出晶体结构与层错能在等通道角挤压过程中的剧烈剪切变形对纳米/超细晶粒组织塑性变形及晶粒细化机制的影响。试验采用中低层错能的面心立方晶格纯铜和中高层错能的体心立方晶格中碳钢作为试验材料,挤压工艺采用冷挤压和Bc工艺路径。试验结果表明,中高层错能的体心立方晶格金属是以交滑移和位错分割方式使晶粒细化;中低层错能的面心立方晶格金属是以位错分割和孪生方式使晶粒细化。金属层错能越高,剧烈剪切变形时交滑移作用越大,晶粒细化的速度也越快。体心立方结构的钢在等通道角挤压四道次后可获得均匀的纳米/超细晶粒组织,而面心立方结构的铜挤压八道次后才可获得均匀的超细晶粒组织。     

循环载荷下韧性金属Ⅰ型裂纹前缘晶体塑性与应力的初步分析

为探讨含裂纹金属材料在循环载荷下的细观力学行为,采用随机构成的多晶模型对循环载荷下Ⅰ型裂纹裂尖前缘的晶体塑性变形和应力循环进行初步分析.模型裂尖前缘的材料由不同大小和不同取向的多面体单晶晶粒随机集合构成,各晶粒的力学行为用单晶滑移的粘塑性关系描述;单晶滑移粘塑性本构关系的求解是采用先前建议的方法以应力为基本变量,用Newton-Raphson迭代求解晶体的滑移变形与应力的关系.文中给出循环载荷下裂尖前缘的塑性变形演化、残余应力和循环硬化现象等方面考虑材料多晶结构的初步分析结果.     

气门弹簧的抗松驰性能

气门弹簧在高温高压下长期工作,会产生松驰失效,各种材料的弹簧均有大小各异的松驰现象,经热强压处理来改善弹簧的抗松驰性能。     

冷镦钢ML40Cr盘条的热变形抗力

采用Gleeble-3800型热模拟试验机和单道次压缩试验对ML40Cr冷镦钢金属塑性变形抗力进行了研究。结果表明：在一定的变形程度下,塑性变形的ML40Cr冷镦钢仍存在强化,变形抗力随变形程度的增加而增加,在低应变速率下,温度大于1000℃时发生动态再结晶;变形抗力随着变形速率的增加而增大;多数情况下,变形温度增高,变形抗力降低,只有在两相区低应变速率下出现相反的情况。同时建立了ML40Cr冷镦钢变形抗力数学模型,为冷镦钢低温轧制计算轧制力提供了理论依据。     

[学科发展]深冷轧制制备高性能金属材料研究进展

相对于传统热轧、温轧、冷轧，深冷轧制是一项变革性技术，它利用某些金属材料在深冷情况下具有优异的塑性变形能力以及深冷环境阻碍塑性变形过程中位错运动和再结晶行为，促使材料晶粒细化，材料具有更高的强度与韧性。系统地介绍了近年来深冷轧制制备高性能金属材料的研究进展，包括深冷轧制在铝合金、铜合金、钛合金、复合层状金属带材中的应用。对深冷轧制制备高性能金属材料的研究进行了展望。     

激光直接熔化沉积TA15合金高温原位拉伸过程中的组织演变行为

采用自主开发的原位高温扫描电镜-电子背散射衍射(SEM-EBSD)微拉伸系统,对激光直接熔化沉积(LMD)TA15合金进行300℃原位拉伸试验,研究了原位拉伸变形过程中的合金微观结构演变及断裂行为.结果表明:在高温拉伸变形时滑移是LMD TA15合金发生塑性变形的主要机制,裂纹扩展路径与滑移带扩展路径一致,均切过α板条簇进行扩展.合金的断裂方式为脆性-韧性混合断裂,其中β晶界的存在是造成合金局部区域发生脆性断裂的根本原因.变形前期,晶粒发生旋转,合金发生均匀塑性变形;随着应变量的增加,通过位错运动使局部晶粒内部产生大量低角度晶界,占比从拉伸前的4.9％增加到应变为12％时的33.7％,合金发生非均匀变形.     

记忆合金

前言通常的金属(包括合金),在拉伸或弯曲等外部应力作用下,不论变形难易都要发生变形应变。如果超过弹性极限,其变形应变在去除外力之后也不恢复,当然在改变温度时也不恢复。这样的变形叫做塑性变形。这种变形是通过金属晶体内的位错在外部应力作用下沿滑移面运动而脱出晶体表面的方位进行的。位错的运动是不可逆的,因此,金属一旦发生了变形,不管是去掉外力还是改变温度,当然都不能使其形状     

匀强电场作用下纯铝在480 ℃的拉伸变形行为

从晶体的位错结构出发,研究了电场对纯铝在480℃变形时的作用机理;用光学显微镜和扫描电镜对材料的显微组织和断口形貌进行了分析。结果表明:外加电场可以降低纯铝高温变形时的屈服强度和塑性变形的流变应力,降低了变形时晶粒内的位错密度;同时外加电场有效地抑制了变形时空洞的形成,提高了断裂伸长率;施加匀强电场的强度和极性对于纯铝高温变形过程中位错运动的影响不同。     

《塑性力学及其在工程中的应用》讲座(五) 滑移线法的原理及应用

塑性力学中的滑移线法是利用滑移线的性质求解塑性力学问题的一种方法。金属材料在塑性变形时所产生的滑移是沿着最大剪应力方向的,所谓滑移线就是塑性变形过程中最大剪应力的迹线。如将塑性变形过程中