钨丝增强锆基非晶合金复合材料动态变形特征研究

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对体积分数为60%和80%的钨丝增强锆基非晶合金复合材料进行了动态压缩实验,采用 X 射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了复合材料的原始组织以及动态变形特征和断口形貌。结果表明:在动态压缩载荷作用下,W 丝/Zr 基非晶复合材料没有明显的屈服现象即发生断裂;试样的动态压缩强度随着钨丝体积分数的增加而增加,体现了钨丝增强体对复合材料显著的强化作用;试样发生剪切断裂和纵向劈裂,在变形过程中钨丝发生劈裂并有屈曲失稳和翘起,非晶基体表现为软化后的脉状花样和脊状形貌,钨丝体积分数的不同,复合材料呈现出不同的断口特征。     

碳纤维增强陶瓷基复合材料高温拉伸性能研究

为进一步提高以碳化硅为主要基体的陶瓷基复合材料的高温力学性能,对材料高温拉伸性能的变化规律和影响因素进行了评价和分析。结果表明,随着温度的升高材料拉伸性能呈现先上升后下降的变化趋势,碳化硅基体结晶程度逐渐提高,晶粒尺寸逐渐长大并出现团聚,导致内部缺陷孔洞增多,造成材料高温性能下降;材料热处理温度、致密化度的提高对材料的高温性能具有改善作用,使材料在经历最高温度2000℃,总时长3000s热环境条件下测试时性能保留率达82.4%。     

Mg基非晶合金

美国专利US2005 279427中公布了一种具有良好玻璃态形成能力和延性的Mg基非晶合金。该非晶合金的成分表达式为Mg100-X-YAXBY,其中,2．5％（原子分数）≤X≤30％（原子分数）、2．5％（原子分数）≤Y≤20％（原子分数）。     

板状Fe-基大块非晶合金的制备及其断裂韧性测定

采用电弧熔炼母合金、普通铜模吸铸工艺 ,制备出尺寸规格为 2 0mm× 10mm× 1mm的板状Fe -Co -Zr -Mo -W -B系Fe -基大块非晶合金。经DTA检测 ,所制备的Fe -基非晶合金具有明显的玻璃转变温度和较宽的过冷液相区 (Tg=884K ,ΔTx≥ 6 0K)。采用压痕试验法测定了该板状Fe -基大块非晶合金的断裂韧性 ,其铸态断裂韧性在 1.6MPa·m1/ 2 量级。     

Zr基非晶合金的燃烧释能特性

为探究Zr基非晶合金的燃烧释能特性,采用氧弹量热法测定了Zr_(68.5-x)Al_(7.5+x)(Cu+Ni)_(24)(x=0、2.5、5、7.5)非晶合金箔带在氧气压力0.1,0.3,0.5,0.8,1,2 MPa和3 MPa下的燃烧热,使用X射线衍射仪分析了燃烧产物的物相组成,并与TNT、PTFE/Al含能材料的能量特性进行了对比。结果表明,Zr基非晶合金的燃烧热、反应效率与Zr与Al原子比成负相关;燃烧释放的能量主要来自金属元素的氧化反应,还有极少量的能量来自金属元素间的化合反应;燃烧热、反应效率随氧气压力的升高而增大,但增长速率逐渐减小,其规律符合一阶衰减指数函数;Zr基非晶合金具有较高的化学潜能,单位质量的能量密度为10.981 kJ·g~(-1),单位体积的能量密度为72.035 kJ·cm~(-3)。     

SiC_p/Al功能梯度材料拉伸性能研究

在总结传统制备工艺的基础上,改进粉末冶金法,用一次热压成型工艺制备增强体尺寸分别为5,7,10μm的SiCp/Al功能梯度复合材料,并对拉伸力学性能进行研究。结果表明:一次真空热压粉末冶金法制备的SiCp/AlFGM性能良好,可减少二次加工的成本;5μmSiCp/AlFGM的拉伸力学性能较好;用ANSYS软件对其拉伸力学性能进行数值模拟,模拟结果与实验结果基本一致。     

Zr基非晶合金/W丝复合材料动态断裂模式研究

利用Hopkinson压杆装置(SHPB)和SEM等研究室温下经过不同工艺处理的Zr基非晶合金/W丝复合材料的动态力学性能及断裂模式。结果表明,由工艺4制备的复合材料具有最好的动态压缩性能,在0.8MPa打击压力下,其动态抗压强度达到3965MPa。该复合材料动态压缩断裂模式为混合断裂模式,包括剪切断裂和纵向开裂,W丝呈现劈裂和屈曲特征。     

钨丝/锆基非晶合金中钨丝微观动态变形特征

研究W丝/Zr基非晶合金复合材料在高速冲击过程中材料的宏、微观响应特性,以及热效应对非晶合金基体相的作用机制,高速冲击状态下非晶合金复合材料组织演化规律。结果表明:W丝/Zr基非晶合金材料受到复杂应力的作用发生强烈的变形,钨丝存在扭曲、颈缩、劈裂、碎化等多种破坏形式;同时由于Zr基非晶合金基体特殊的约束作用,也为钨丝产生多样化的变形提供了空间,Zr基非晶合金基体与钨丝之间的相互作用机制,是钨丝出现各种变形形式的基础。     

W骨架/Zr基非晶合金复合材料动态力学特性研究

利用分离式Hopkinson压杆装置(SHPB)和SEM、XRD等测试方法研究了W骨架/Zr基非晶合金复合材料的动态力学性能及断裂模式。结果表明,复合材料具有较高的动态压缩强度,在采用0.8MPa打击压力时动态压缩强度接近1900MPa。复合材料的断裂包括沿W/W界面、W/非晶界面开裂以及W颗粒解理几种断裂模式,W骨架的特性和材料的交叉网络结构提升了整体塑性。     

钨骨架/Zr基非晶复合材料准静态断裂特征研究

研究了用渗流铸造法制备的钨骨架/Zr基非晶复合材料在1.4×10-2s-1应变率条件下的力学性能与变形断裂特征。试验发现钨骨架/Zr基非晶复合材料在准静态压缩条件下具有很高的压缩强度(3300～3500MPa)和良好的塑性变形能力(50%～60%)。利用SEM研究压缩后试样的微观组织形貌,发现钨骨架与非晶相的相互嵌套改变了非晶和钨骨架二者各自的变形机理与断裂模式。非晶相阻碍了钨骨架中裂纹的扩展,钨骨架抑制了非晶相中大面积流变的发生。复合材料的断裂表现为一种混合断裂模式,其中非晶相的断裂为局部软化后的撕裂。     

纯镁塑变机理及其组织特征

借助光学显微镜和透射电镜,研究热挤压变形比和冷却方式对纯镁塑性变形机理及其显微组织的影响。结果表明,随变形比的增大,晶粒逐渐细化,孪晶带的宽度变小并最终消失;热变形后的快速冷却抑制了静态再结晶的发生,使动态再结晶组织得以保留;380oC热挤并于室温下压缩变形5%后,在一次孪晶带内部出现大量的二次孪晶。孪晶是纯镁高温及室温变形的主要形变亚结构形式。     

镁合金塑性变形机制的研究进展

综述镁及镁合金室温塑性变形的滑移和孪生机制的研究进展,总结镁合金塑性变形机制的研究状况。结果表明,强化孪生、降低c/a比值和细化晶粒,能提高变形镁合金的室温塑性。通过对现有研究成果的归纳和总结,指出提高镁合金塑性变形性能的有效途径,对高性能变形镁合金材料的研制及镁合金加工工艺优化具有指导意义。     

超塑性单向拉伸变形的数学模型及稳定性解析

超塑性变形的失稳是一个复杂的问题,多年来各国学者在失稳的力学研究方面做出很大的贡献,但是由于不同学者的研究思路和方法不同,所得的结论也各异,因此有必要在理论上进行规范。通过建立超塑性拉伸变形在均匀变形阶段的数学模型,从数学理论的角度出发解析变形的稳定性,从而得出应变硬化指数是变形是否稳定的关键参数的结论;并通过不同的变形路径对模型进行解析,从而得出拉伸试样在整体载荷达到最大后并不立刻出现局部的宏观颈缩,而是延迟一段时间后才出现局部的宏观颈缩的重要结论。     

铁纳米颗粒加热过程原位观测及生长机制研究

易氧化纳米颗粒很难通过液相环境制备,固相条件能提供高真空度和温度;用固相环境控制加热选择传热介质及调节前驱物浓度,实现纳米颗粒制备尤其易氧化颗粒制备。用乙酰丙酮铁为Fe的前驱物分散在碳膜上,进行透射电镜原位加热观测,研究加热过程中前驱物分解、形成颗粒、颗粒形貌及结晶状态随加热过程的变化。研究表明:加热的纳米颗粒生长过程主要经历前驱物受热分解、形成非晶、逐渐结晶、形貌演变为颗粒几个阶段。     

褶皱层数对玻璃纤维层合板拉伸性能的影响

为考察褶皱层数对玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板拉伸性能的影响,开展无褶皱和不同褶皱层数的试件拉伸测试,基于三维Hashin失效准则和渐进损伤失效理论建立有限元强度预测模型,对比分析试验与数值仿真结果.结果表明:拉伸强度随褶皱层数增加显著降低,铺层全褶皱时拉伸强度降低约50％;拉伸弦向弹性模量随褶皱层数增加而降低,破坏应变随褶皱层数增加而增大;最内侧,基体开裂和纤维断裂是最主要的失效形式;建立的有限元仿真模型可准确预测不同褶皱层数的玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板的拉伸强度和失效模式.     

WSTi3515S钛合金超塑性拉伸变形行为的多尺度模拟

金属材料在塑性变形过程中存在多尺度效应,而多尺度建模仿真是研究多尺度效应的一种有效方法。基于动态再结晶热黏塑性本构理论,对WSTi3515S阻燃钛合金的拉伸变形行为进行仿真模拟,建立相应的多尺度模型,研究变形过程中材料的宏观力学响应和微观应力分布。结果表明:宏观拉伸模拟获得的应力-应变曲线与试验结果吻合;多晶集合模型体积单元,其整体响应与宏观试样微区的行为吻合较好;在变形过程中,应力-应变分布均从中心区向四周扩展,且在高温低应变速率下,应力-应变分布更均匀;随着应变增大,变形局部化由于应力的相互牵制而松弛,应力集中被有效缓解,使变形持续进行,从而获得较好的塑性。     

水淬法制备W_丝/Zr基大块金属玻璃复合棒材研究

用水淬法制备出了 2 0mm× 2 0 0mm的W丝/Zr基大块体金属玻璃复合棒材 ,使用TEM、SEM、XRD和DSC对复合棒材的显微组织进行了分析和研究 ,指出了该法存在的问题和进一步的研究方案     

CVD-W的晶界结构及其对塑性形变的影响

为研究化学气相沉积纯钨(CVD-W)的沉积组织生长对晶界结构的影响,以及晶界结构对塑性形变的影响;采用电子背散射技术观察CVD-W的微观组织,分析晶界结构;采用Hopkinson压杆系统进行高应变率压缩试验。结果表明:CVD-W具有显著的<001>晶粒择优取向,晶界呈现Σ3、Σ5等低重合位置点阵的晶界结构特征,其中Σ3具有最高的出现频率;其高应变下的屈服应力明显低于其他制备方法获得的纯钨材料。研究认为由于CVD-W在界面上具有较多的重合位置,晶界处晶格吻合较好,畸变程度低,界面能较低,而且由于低ΣCSL晶界特点,晶界多是由位错构成的;另外晶粒的择优取向使晶粒间在较低的应力下协调形变,因此CVD-W在较低的应力下即可发生塑性形变。     

焊接温度对固态焊接中等效压缩变形的影响

以40Cr为研究对象进行了焊接温度对等效压缩变形影响的试验研究。试样尺寸Φ15mm×50mm,被约束在固定压头之间后加热,约束压应力55MPa,加热温度690-840℃,到温后保温5min卸载空冷,以试样相对缩短量为等效压缩应变ε。结果表明:当焊接温度θAc3时,ε随θ的升高呈线性增大,在Ac1-Ac3之间,ε随θ的升高而明显增大;ε-θ曲线在θAc3时的斜率,在Ac1-Ac3之间,ε-θ曲线近似呈S形。