高强度Ti-Cu-Fe-Si-Nb树枝晶-超细晶复合材料的结构与力学性能

通过合金成分设计和铜模铸造开发出了不含高生物毒性元素Ni且具有高强度和良好室温塑性的Ti_(64)Cu_(25-x)Fe_(10)Si_1Nb_x(x=1,3,5,7;%,原子分数)树枝晶-超细晶结构复合材料,并研究了Nb元素含量对该系合金微观结构和力学性能的影响。研究结果表明, Ti_(64)Cu_(25-x)Fe_(10)Si_1Nb_x(x=1, 3, 5, 7)合金由β-Ti相、亚微米级CuTi_2和CuTi_3相组成。随着Nb元素含量的增加,合金中β-Ti相的体积分数增大,且当Nb含量为5%和7%时,β-Ti相呈枝晶状且分布较均匀。该系合金表现出高压缩断裂强度和硬度,分别为2125～2230 MPa和HV 505～520;压缩塑性应变为3.4%～14.3%,随着Nb含量的提高而增大。因此,通过Nb元素合金化能够有效调控Ti-Cu-Fe-Si-Nb系合金的相组成和力学性能,所开发的Ti-Cu-Fe-Si-Nb合金具有作为手术器械材料在生物医用领域应用的前景。     

Nb含量对Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃热稳定性和力学性能的影响

在水冷铜坩埚中采用铜模吸铸法制备出直径Ф3 mm的(Zr0.55Al0.10Ni0.05Cu0.30)100-xNbx(x=0,2,4,6,8,10)合金试样,利用X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)以及准静态压缩试验方法研究了Nb含量对Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃的非晶形成能力、热稳定性、力学性能和组织的影响。研究结果表明,添加适量的Nb元素能提高Zr55Cu30Ni5Al10合金的热稳定性和非晶形成能力。当Nb含量为x=8时,合金具有最宽的过冷液相区(ΔTx=86 K)和最大的非晶形成能力(参数γ=Tx/(Tg+Tl)=0.416)。对于Zr55Cu30Ni5Al10合金,优化Nb元素掺杂量可以获得最佳的非晶形成能力和热稳定性。Nb的适量添加也有利于提高Zr55Cu30Ni5Al10块体金属玻璃的压缩断裂强度和塑性变形能力,其中x=8时,合金的压缩断裂强度和塑性应变量分别达到1877MPa和1.92%,并具有加工硬化现象。     

7085铝合金热变形的流变应力行为和显微组织

采用Gleeble-1500热模拟机进行热压缩实验,研究7085铝合金在变形温度为350~470℃、应变速率为0.001~1 s?1条件下的流变应力变化规律和变形后的显微组织。研究表明:7085铝合金的流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度升高而减小。该合金热压缩变形的流变应力行为可用双曲正弦形式的本构方程描述为ε=A[sinh(ασ)]nexp(?Q/RT),也可用Zener-Hollomon参数来描述,其参数A、α、n以及热变形激活能Q分别为2.722 54×1011s?1、0.016 03 MPa?1、6.259以及176.58 kJ/mol。随着温度升高和应变速率降低,合金的主要软化机制由动态回复逐渐转变为动态再结晶。     

Al含量对Zr基块体非晶合金力学性能的影响

用铜模吸铸法制备了(Zr64.8/90Cu14.85/90Ni10.35/90)90+xAl10-x(x=-4,-3,-2,0,2,4,6)块体合金,利用X射线衍射仪(XRD)、万能试验机、显微硬度计和扫描电镜(SEM)研究了Al含量对Zr基块体非晶合金力学性能的影响。结果表明:随着Al含量的减小,合金先是从非晶相为主的非晶/晶体复合材料转变为完全非晶材料,接着转变为以晶体相为主的非晶/晶体复合材料,最后转变为完全晶体材料。表明通过调整Al的含量,可以制备出具有完全非晶结构的Zr基块体非晶合金。当x=-2时,即合金成分为Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12时,合金为完全非晶结构,该合金的室温压缩塑性应变达到20.6%,应力-应变曲线体现出了"加工硬化"特性,屈服强度σs、极限强度σm和断裂强度σf分别为1740.6,2030.7和1510.5 MPa。表明通过调整Al的含量,可以制备出具有优良室温压缩塑性的Zr基块体非晶合金。随着Al含量的减小,合金试样的显微硬度的总体趋势为先增大再减小。当x=2时,合金为非晶/晶体复合材料,该合金具有较高的显微硬度HV719.8。     

初始组织特征对Ti-55511近β钛合金热塑性变形行为的影响

在Gleeble—3500热模拟试验机上对初始组织分别为纯β、等轴α、粗针状α和细针状α的Ti-55511合金进行热压缩,研究合金在700~800℃变形温度、10-3~10-1 s-1应变速率下的塑性流变行为,以及初始组织特征对合金热塑性变形行为的影响。结果表明,不同初始组织合金的流变应力均随应变速率增大和变形温度降低而增大;合金变形难度大小顺序为纯β合金粗针状α合金细针状α合金等轴α合金;合金热加工图失稳区主要在低变形温度和高应变速率区,且随着应变量的增加等轴α合金的失稳区面积逐渐减小,而其他三种组织合金的失稳区面积则呈先增大后减小的趋势。合金变形行为的差异与变形过程中β→α相变、针状α相的塑性失稳、α相破碎/球化程度、剪切变形和局部塑性流动等微观组织演变相关。     

Zr基三元非晶合金及其复合材料的组织和力学性能研究

研究了Zr_(64+x)Cu_(26-x)Al_(10)(x=-4,0,4,8,12)非晶合金体系随锆铜比例变化的组织和力学性能,并考察了过热度对非晶复合材料力学性能的影响,分析了组织结构和力学性能的关系。结果表明,玻璃形成最优成分为Zr_(60)Cu_(30)Al_(10),其过冷液相区宽度ΔT_x,约化玻璃转变温度T_(rg),γ参数分别为69 K,0.573和0.402,具有良好的热稳定性。随着Cu含量的降低,合金的非晶形成能力下降,Zr_(64)Cu_(26)Al_(10)合金的非晶基体上有尺寸不同的纳米晶析出,纳米晶的存在能够有效增韧玻璃基体,并阻碍剪切带内部的原子运动使剪切带变窄而使基体增强,其综合力学性能最优,断裂强度和塑性应变分别为1610 MPa和6.34%。x=4,8,12时,合金中逐渐析出CuZr_2,ZrCu和Cu_(10)Zr_7晶体相,复合材料的力学性能取决于脆性相和增韧相的综合作用,过热度提高会促进非晶的形成从而提高材料的强度,改善力学性能。     

真空热压时间和压力对CoCrCuFeNi高熵合金组织与力学性能的影响

采真空热压法在900℃下制备Co Cr Cu Fe Ni高熵合金,研究热压时间和压力对合金微观组织及力学性能的影响。结果表明：烧结压力为10 MPa时,所有Co Cr Cu Fe Ni高熵合金均含双FCC相和少量富Cr相。随热压时间延长,富Cr相的尺寸增大,合金的抗压强度和硬度先升高后降低。热压时间为1.5 h时,随热压压力从10 MPa升高至30 MPa,合金中富Cu的FCC相与贫Cu相分离现象消失。随热压压力增大,高熵合金的抗压强度先升高后降低,但硬度无明显变化。当热压时间为1.5 h、压力为20 MPa时,合金的抗压强度最高,达到1 229 MPa,硬度(HV)为3136 MPa。     

镍含量对(Zr_(0.83)Cu_(0.17))_(88-x)Al_(12)Ni_x非晶形成能力和力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备(Zr0.83Cu0.17)88-x Al12Nix非晶合金,考察了镍含量对合金非晶形成能力和力学性能的影响。结果表明,在镍含量比较低时,合金并不是完全的非晶合金,有部分晶体析出;而当镍的质量分数为10%时,所得到的非晶合金断裂强度和塑性应变分别达到1 679 MPa和7.56%,此时过冷液相区的宽度ΔT=84.64K,该组分的合金具有较强的非晶形成能力。     

Q345钢连铸坯压缩状态下的高温力学性能

Q345钢应用广泛,其在拉伸状态下的高温力学性能已有部分研究,但高温压缩力学性能数据匮乏。利用Gleeble-3500热模拟机对Q345钢连铸坯试样进行了热压缩试验,研究了应变速率为0.01 s-1时试样在压缩状态下的屈服强度、抗压强度和弹性模量等随温度(973~1 673 K)的变化规律,同时探讨了试样在1 473 K时不同应变速率(0.001、0.01和0.05 s-1)下的高温力学性能。结果表明,在973~1 373 K温度内,屈服强度和抗压强度都表现出对温度的敏感性。屈服强度由90降到24 MPa,抗压强度由202降到40 MPa。在1 373~1 673 K温度内,屈服强度和抗压强度降幅都很小。弹性模量随温度的升高而减小,其值在1 473和1 573 K温度下相差最大,达1 712 MPa。屈服强度对应变速率的变化并不敏感,均在20 MPa左右,而极限抗压强度由28增加到45 MPa。最后根据试验数据绘制了Q345钢连铸坯在热压缩状态下的屈服强度等高温性能参数随温度变化的关系曲线,可为轻/重压下等技术提供参考数据。     

钨对TiH_2粉末冶金高温钛合金高温塑性的影响

采用氢化钛为原料粉末冶金法制备高温钛合金,探究在变形温度为750～900℃、变形量为50%、应变速率为0.1 s~(-1)和1 s~(-1)的压缩条件下,不同钨含量对高温钛合金高温塑性的影响。结果表明,合金在高温压缩后整体组织类似于网篮组织,α相片层间距明显减少,晶粒有所细化,应变速率较低时(0.1 s~(-1)),钨可提高合金的流变应力。当钨含量为0.5%时,合金最大流变应力为423.1 MPa;当应变速率较高时(1 s~(-1)),随着钨含量的增加,其流变应力先增加后减少,当钨含量为0.5%时,合金流变应力最大为505 MPa。     

铌微合金钢形变诱导相变的上限温度

在Gleeble 1500热模拟实验机上进行单道次压缩实验,通过改变变形量以及变形后立即淬火的方法,研究了应变量对微合金钢形变诱导相变上限温度Ad3的影响.还通过不同温度的奥氏体化,研究了铌对微合金钢形变诱导相变上限温度Ad3的影响.结果表明,Ad3随应变量的增大而升高,并且当应变量较大时,Ad3趋于不变;铌对形变诱导相变有强烈的促进作用.     

含铌微合金钢形变诱导相变上限温度影响因素的研究

在Gleeble1 5 0 0热模拟试验机上进行了单道次压缩试验。通过改变变形速率和变形量以及变形后立即淬火的方法 ,研究了含铌微合金钢形变诱导相变上限温度Ad3的影响因素。研究表明 ,Ad3随变形量增大而升高 ,且变形量较大时趋于不变 ;Ad3随变形速率降低而升高 ,但变形速率很低时反而下降     

再结晶软化程度对C-Mn钢变形抗力的影响

利用带钢热连轧的实测条件研究了再结晶软化程度对C-Mn钢变形抗力的影响。结果表明，根据金属的再结晶规律得到的实质应变，比计算“残留应变率”法不但与实测更为接近，而且更符合理论结果；考虑再结晶软化程度对变形抗力的影响后使轧机负荷的预报精度得到明显提高；给出的C-Mn钢静态再结晶模型所得结果与实测符合得较好，从而为控制产品的组织性能提供了奥氏体再结晶的定量化依据。     

阻尼器用低屈服点钢BLY160的低周疲劳性能

对BLY160低屈服点钢低周疲劳性能进行了研究。采用轴向应变控制方法,在MTS809电液伺服疲劳试验机上开展低周疲劳试验,分别研究了在循环载荷作用下试验材料的循环应力响应特征、循环应力与应变的关系以及应变幅和应变速率对材料低周疲劳性能的影响。试验结果表明,BLY160钢具有良好的低周疲劳性能,完全满足耗能阻尼器用钢的需要。     

Microstructure Evolution as an Effect of Strain Reversal During the Hot Deformation of Microalloyed Steels

Susceptibility of the steel for further cold processing strongly depends on the whole prior history of deformation in the hot working regime.In the industrial hot working processes,e.g.at the roughing stage of hot rolling,or forging,material undergoes complex deformation modes that leads to gradients of both microstructure and properties across the deformed cross-section.Torsion and multiaxial compression tests with different amounts of strain reversals were conducted at elevated temperatures to study the effect of applied strain path on the phenomena occurring during microstructure evolution of Nb-microalloyed steels.Gathered results will provide data for the modification of existing constitutive equations that mostly do not account for the strain path changes.Better through-process modelling will then enable to achieve better properties and quality of the products for further cold processing.     

裂隙矿岩的动载特性

用SHPB高速冲击试验机,对4种不同裂隙类型的矿岩进行高速冲击试验,测定矿岩在高速冲击作用下应力波形、应变历史、应变率历史、应力历史、应力-应变曲线、应力-应变-应变率的关系、应力-应变-裂隙类型的关系,算出动态破坏强度和动态弹模.定量进行动静态矿岩力学特性比较,得出裂隙矿岩与完整矿岩在不同力学状态下的数值关系.     

小孔法测量残余应力

介绍了小孔释放法测量残余应力的原理,以及用来提高测量精度的释放系数修正方法,包括形状改变比能的应变释放系数修正法、应变释放系数分级使用修正法、误差迭代计算修正法、误差曲线修正法等。并分别介绍了钻孔开孔法、喷砂开孔法、高速透平铣孔法等几种常用的开孔方法及其优缺点。还介绍了其他影响小孔法测试结果的因素。     

共析轨钢塑性应变与应变疲劳关系的研究

用全反向恒应变幅试验方法,研究了C-Mn轨钢珠光体及回火索氏体的应变疲劳行为,探讨了塑性应变在应变疲劳中的作用。试验结果表明,轨钢的疲劳是塑性应变控制过程。大应变幅时,疲劳寿命的急剧缩短与塑性应变幅的快速增长有关,减小片间距会降低塑性应变幅在总应变幅中所占比例;抗拉强度相等时,因循环软化而致的塑性应变幅增大及较小的可允许应变范围是回火索氏体疲劳寿命低于珠光体的主要原因。     

多轴非对称循环下材料的循环特性

在不同应变比下,按照总应变控制等幅循环阶梯加载方式,测定了材料在拉-压、拉-拉及扭转循环下相应的循环载荷-变形曲线,得出了材料的循环应力及应力比随应变比的变化关系。