金属材料各向异性的开发研究

分析讨论了金属材料各向异性开发利用的意义和前景，并介绍了作者近期的研究工作。     

理想织构板的各向异性

常用各向异性屈服表面由纯现象学的非二次型屈服函数描述,与金属本身的物理性质并无联系。本文根据晶体的各向异性依赖于晶体的方位和变形几何的原理,用ＴＢＨ（Ｔａｙｌｏｒ－Ｂｉｓｈｏｐ－Ｈｉｌ）理论从晶体学角度描述了经历平面变形的不同方位晶粒的屈服表面,并计算了单拉流动应力与塑性应变比Ｒ值在不同拉伸方向的变化情况,为分析和认识材料的各向异性奠定了晶体学分析的基础。     

深冲用铝板的织构和各向异性

综述了深冲用纯铝及铝合金板在轧制和退火时各种织构组分及其形成机制。铝板制后主要形成“纯铜型”织构组分，退火后主要是再结晶立方织构。评述了深冲铝板的各向异性行为及织构与各向异性的关系，并对如何改善深冲用铝板的各向异性指标提出了一些看法。     

铝合金板材的织构分析和弹性各向异性的计算方法

本文从铝合金板材深冲制耳的织构关系引出织构分析方法,并在此基础上由单晶的弹性性质计算具有织构的多晶金属板材的弹性各向异性,从而找出一种分析制耳与弹性各向异性之间关系的途径。     

1100工业纯铝板材的各向异性研究

以1100工业纯铝板材为研究对象,通过拉伸性能及制耳率测定,显徽组织及取向分布函数ODF分析手段,研究了1100-O态冷轧工业纯铝板材的力学性能及其各向异性行为.研究结果表明:随着热处理工艺改变,最终成品表现出不同的各向异性效果.通过调整工艺方案,板料在560'C～590"C/12h均匀化工艺条件下材料织构比例达到较为理想的平衡状态,大大降低了材料的各向异性,板材制耳率低于2%,达到了成品要求.     

5083铝合金轧制板材的各向异性研究

通过拉伸试验研究了5083铝合金轧制板材不同厚度层的面内各向异性。拉伸试验结果表明,板材最外层的三个力学性能参数(Rp0.2、Rm、ηs)的各向异性(即IPA值)较其他层的高,并且其他各层的各向异性指数接近。在这三个参数中,Rp0.2的IPA值相差最大,最外层的Rp0.2的IPA指数达24.04%。断口SEM观察表明,该合金轧制板材不同层不同方向的拉伸断口均为典型的韧窝状断口。Schmid因子分析表明,该合金板材不同厚度层面内各向异性的差异主要与织构有关,其中表层主要为(011)[211]织构,而其他厚度处的主要织构组分为(011)[100]。     

基于晶体塑性理论的大变形数值模拟技术

介绍和评述了晶体塑性力学的数值模拟技术,包括单晶体塑性本构、多晶均匀化模型以及晶体塑性本构模型的数值实现,并预测晶体塑性理论的一些新的发展动向。     

7050铝合金板材的各向异性研究

铝合金冷成形过程中的各向异性影响了后续焊接时的装配间隙,进一步影响了焊接质量.针对此问题,通过单晶分析法研究了7050铝合金板材冷变形时的厚向各向异性和面内各向异性.研究结果表明,沿轧制方向拉伸时,宽度方向的变形能力小于厚度方向的变形能力;当拉伸方向为宽度方向时,轧制方向和厚度方向的变形能力基本相同;变形方向对7050...     

不同状态的Ti65钛合金板材各向异性的研究

利用单向拉伸分别测试了高温Ti65钛合金板材原始态、时效态和热变形条件下强度的各向异性,并通过光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)和扫描电镜(SEM)观察了各状态的微观组织。结果表明:原始态Ti65钛合金板材RD方向具有最高强度,45°方向的强度最低,主要原因是含有沿着RD方向被拉长的α相和较强的晶体学织构:(0001)//RD-TD面和<0110>//RD的轧制织构。经过790℃的时效后,因为α相发生了一定的粗化,纤维组织弱化导致Ti65板材TD方向拥有最高强度。在790℃中热抗拉强度大幅度降低,且各向异性发生明显变化,TD方向强度明显高于其它2个方向,主要因为α相中各滑移系的临界剪切应力随温度的升高而大幅度降低,且不同滑移系的降幅不同。另外高温变形中存在着更强的回复和再结晶。断口观察发现,室温下Ti65钛合金板材断裂机制是以韧窝为主的韧性断裂,而790℃的断裂是由分散的微孔洞相互连接的断裂机制。     

金属材料专业词库系统的开发

叙述了《金属材料专业词库》软件的开发、内容特点和主要功能。指出此软件是一个关于金属材料词汇的搜索、制作、查询的高效优质的工具软件，使用面广，方便。     

Sm（CoFeCuZr）12快淬薄带的晶体织构与磁性能各向异性

在辊表面速度为15～35 m/s的条件下制备Sm(Co0.68Fe0.20Cu0.08Zr0.04)12合金快淬薄带,对薄带的微观组织、晶体织构和磁性能各向异进行研究.结果表明:薄带的微观组织由成束的Th2Ni17型结构的2:17相取向柱晶在薄带平面内交织排列而成,每一束柱晶内各个柱晶之间互相平行,而各束柱晶的取向随机分布;随着辊速从15 m/s增加到35 m/s,柱晶宽度显著细化,在35 m/s时达到285 nm;当辊表面速度分别为15、25和35 m/s时,薄带自由面的衍射谱中衍射峰强度比(I(200)/I(111))分别为3.0、3.6和4.5,表明快淬薄带自由面存在(200)晶体织构并且随着辊速的增大而增强,2:17相柱状晶的易磁化方向[001]晶向则处于薄带平面内:平行于薄带平面方向的饱和磁化强度和剩磁比垂直于薄带平面方向的分别高出0.21-0.37 T和0.04-0.10 T;随着辊速从15 m/s增大到35 m/s,薄带的饱和磁化强度、剩余磁化强度和矫顽力都相应提高.     

镁合金织构与各向异性

介绍了镁合金变形及退火织构的组分与特点,论述了在挤压、轧制、等径角挤压等塑性变形及退火过程中镁合金织构的演变规律及形成机理,分析了织构与镁合金力学性能的基本关系,探讨了合金元素、变形温度、应变速度、外加应力及晶粒度等基本因素对镁合金织构特征与各向异性的影响.结果表明:织构对镁合金力学性能的影响,其实质是通过改变各滑移系特别是{0001}[1120]基面滑移系的Schmid因子、产生织构强化或软化而实现的.     

LaPO_4陶瓷的力学各向异性

利用热压法制备了具有较为显著织构的磷酸镧(LaPO_4)陶瓷,利用X-射线衍射(XRD)表征了样品的织构,与扫描电镜(SEM)观察结果相一致,样品的织构可能是LaPO_4晶粒板面((200)面)沿着垂直于加压方向旋转以及择优生长共同作用的结果.LaPO_4陶瓷的硬度和断裂韧性具有较为明显的各向异性,而弹性模量则不明显,其中对于断裂韧性而言,在平行于加压方向样品表面,与加压方向呈0°方向的断裂韧性为呈90°方向的1.75倍,这主要是由于LaPO_4陶瓷的板面((200)面)沿着垂直于加压方向择优取向,从而与加压方向呈0°方向裂纹扩展时偏转角度更大,最终造成其断裂韧性也更大.     

抗菌金属材料的开发

金属材料的抗菌功能化　微生物 (细菌 )引起的材料腐蚀、制品性能劣化以及绘画雕刻等文物损伤都十分严重 ,即使在每个家庭中也都会见到这样的微生物腐蚀、劣化问题。因此 ,有人在一直探索使用抗菌化实用结构材料来创造安心安全的清洁环境。典型的金属离子Ag+ 、Zn2 + 、Cu2 + 对于大肠杆菌和黄色葡萄球菌都有很好的杀菌力 ,并且以Ag+ 最强 ,见下表。在对于阻止霉菌发育的能力方面铜与银相比则Cu2 + 更好 ,这可能是由于细菌和霉菌在构造上不同的缘故。因此 ,近年来把这样的金属 (主要是Ag ,Cu ,Zn)附着于沸石、硅胶、氧化钛、钛酸钾等物…     

冷轧Cu板动态压缩力学性能各向异性的研究

利用Instron电子拉伸机和Split-Hopkinson压杆(SHPB)实验装置,研究了准静态和动态压缩条件下冷轧和退火Cu板法向、轧向、横向的力学性能.不同应变率下的应力-应变曲线表明:冷轧和退火Cu板的流变应力均随应变率的增加而增加,表现出明显的应变率强化效应.冷轧Cu板准静态和动态压缩力学性能均呈现明显的各向异性:横向屈服强度最大,轧向最小,且低应变程度下的流变应力也具有同样规律.退火Cu板呈现近似各向同性.考虑准静态和动态变形时可能的塑性变形机制,基于微观晶体塑性变形理论的Taylor模型可定性地解释冷轧Cu板压缩力学性能的各向异性.     

微Ti处理对低碳钢平面各向异性及织构的影响

研究了一定工艺条件下微Ti处理对冷轧退火钢板平面各向异性的影响 ,发现控制Ti含量可以改善钢板的平面各向异性。通过对Ti含量不同的钢板织构的比较 ,分析了Ti影响平面各向异性的机理。     

循环相变对钛的织构与屈服强度各向异性的影响

采用三维晶体取向分布函数法研究了循环相变α→β→α对工业纯钛的织构和屈服强度各向异性的影响。结果表明，经３次循环相变处理后，退火织构（１０１３）［１２１０］基本上抑制了［２１１０］∥ＮＤ的纤维织构，及（０００２）基面型织构。原冷轧织构（２１１５）［０１１０］转变为部分［２１１５］∥     

锆合金在LiOH水溶液中腐蚀的各向异性研究

选用了具有相同织构的Zr-4,N18和ZIRLO锆合金片状样品,利用高压釜在360℃,18.6 MPa的0.01 mol/LLiOH水溶液中进行了280 d腐蚀实验,采用EBSD和SEM研究了织构及合金成分对锆合金耐腐蚀性能的影响.结果表明,腐蚀280 d后,Zr-4样品表现出明显的腐蚀各向异性特征,在织构因子较大的轧面(S_N面)上氧化膜较厚,耐腐蚀性能差,而在织构因子较小的垂直于轧向的截面(S_R面)和垂直于横向的截面(S_T面)上氧化膜较薄,耐腐蚀性能好.添加合金元素Nb的N18和ZIRLO样品氧化模生长的各向异性受到抑制,在S_N,S_R和S_T 3个不同面上氧化膜的厚度相同,耐腐蚀性能比Zr-4样品的S_N面优良.但是,如果只以样品的S_R和S_T面进行比较,氧化膜的生长速率会随Nb含量的增加而增大,耐腐蚀性能变差.从改善合金的耐腐蚀性能考虑,Nb的添加量不应该高于0.3%(质量分数).