U-5.7Nb合金绝热剪切带微观组织结构特征

利用SHPB实验装置对U-5.7Nb合金帽型样品在室温下进行动态加载,获得U-5.7Nb合金绝热剪切带,采用激光共聚焦、SEM、纳米压痕以及TEM等测试方法开展了U-5.7Nb合金绝热剪切带内组织结构的研究。U-5.7Nb合金绝热剪切带宽约40μm,且呈现蚀刻"暗带";剪切带内微裂纹的萌生和扩展导致带内"破碎"等轴晶特征组织的出现;剪切带核心区域出现取向高度异性的纳米"晶畴"。剪切带内特殊的组织结构变化导致剪切带硬度与弹性模量的不同变化趋势。     

温度对U-5.7Nb合金动态压缩力学性能影响研究

利用Hopkinson杆装置开展了–100~400℃较宽温度范围下U-5.7Nb合金的动态压缩变形行为研究,结果表明:U-5.7Nb合金的压缩性能对温度和应变率较为敏感。随实验温度升高,屈服应力迅速下降,下降速率约为2 MPa/℃,而加工硬化行为基本不变,当温度升高至200℃以上时,静动态应力~应变曲线形态由"双屈服"转变为"单屈服";随应变率提高,屈服应力及去孪生引起的硬化模量均明显增大。最后,结合金相分析结果讨论了400℃时静动态力学曲线分歧的来源。     

U-5.7Nb合金低温时效与XRD研究

对U-5.7Nb合金试样进行了190℃人工等温时效,时效时间从1h到16h。对比并讨论了X射线衍射数据,给出了由于时效诱导的结构变化,包括晶格参数、晶格应变及Nb在基体中的残留量。结果表明,190℃下时效2h,U-5.7Nb合金内部出现了调幅分解,随着时效时间延长,观察到γ0相生成。     

30MnCrNiMoB低合金钢绝热剪切带的形成机制与微结构

研究了３０ＭｎＣｒＮｉＭｏＢ低合金在穿甲弹冲击下绝热剪切带的形成机制。指出在高速变形条件下ＡＳＢ的形成是应变化，热软化和位错动态发射导致的就应变软化因素相互耦合产生的塑性失稳现象，进一步确认ＡＳＢ内具有周期性微观结构，并说明ＡＳＢ中周期性开裂与微结构的关系。     

30MnCrNiMoB低合金钢绝热剪切带的形成机制与微结构

研究了３０ＭｎＣｒＮｉＭｏＢ低合金钢在穿甲弹冲击下绝热剪切带（ＡＳＢ）的形成机制。指出在高速变形（冲击）条件下ＡＳＢ的形成是应变硬化、热软化和位错动态发时导致的应变软化等因素相互耦合产生的塑性失稳现象。进一步确认ＡＳＢ内具有周期性微观结构，并说明ＡＳＢ中周期性开裂与微结构的关系。     

ZnAl10Cu2合金在热压缩条件下绝热剪切带的形成及其特征

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了ZnAl10Cu2合金热变形行为,使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析了压缩后合金试样的显微组织。结果表明,绝热剪切带的宽带随应变速率的增加而减小,位于剪切带中心区域的初生枝晶沿其扩展方向被剧烈拉长成纤维状,且表现出塑性流动局域失稳的特征。基体β相发生动态再结晶,形成细小的等轴晶粒。     

冲击载荷作用下钨合金材料绝热剪切带形成机理

对钨合金材料在受冲击载荷作用下绝热剪切带形成机理进行了研究,重点考察了受力条件的影响,用分离式Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆装置对阶梯圆柱形、哑铃形和直圆柱形钨合金试件进行了冲击加载,利用光学显微镜对冲击后的试件进行了显微组织观察。用ＡＢＡＱＵＳ大型数值分析软件对试件进行有限元分析,材料模型采用热粘塑性形式的Ｊｏｈｓｎｏｎ－Ｃｏｏｋ模型,实验和数值计算结果表明：受力条件对钨合金材料的变形、损伤（微型纹和绝     

Ti-5Al-2.5Sn合金绝热剪切带的形成机制

利用分离式Hopkinson Bar技术,采用帽形试样,对Ti-5Al-2.5Sn合金进行动态剪切实验,通过光学显微镜、透射电镜研究了其绝热剪切带的形成机制。结果表明：孪晶在Ti-5Al-2.5Sn合金绝热剪切带的形成过程中起到了非常关键的作用;Ti-5Al-2.5Sn合金绝热剪切带的形成过程可分为3个阶段：第1阶段,在冲击载荷作用下,强迫剪切区的塑性变形由位错滑移与孪生切变共同完成,并形成大量孪晶;第2阶段,由于孪晶的形成,调整了局部晶体的位向,原来不动的位错启动,形成长条状的亚晶结构;第3阶段,在外加动态载荷下,运动位错与孪晶作用,使孪晶片发生断裂,形成细小等轴晶粒;同时,剪切带中心区域局部形成了等轴、畸变小、位错少的细小动态再结晶晶粒。Ti-5Al-2.5Sn合金绝热剪切带内的细小等轴晶粒尺寸为0.1~0.3 μm     

细晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金动态压缩下绝热剪切带的形成及其特征

利用分离式Hopkinson动态压缩装置对添加0.03%Y2O3(质量分数, 下同)的细晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金试样进行动态力学性能测试,观察分析了动态压缩后合金试样的显微组织。结果表明：在应变速率为1900 s-1下,合金沿着与冲击方向成45o的方向形成了明显的绝热剪切带,宽度10~25 μm。说明该合金对局部绝热剪切的敏感性大大提高且能在相对较低的应变速率下发生绝热剪切。同时位于剪切带中心区域的钨颗粒沿着其扩展方向被剧烈拉长成纤维状,表现出塑性流动局域失稳的特征     

应变水平对锆合金动载下塑性变形机制的影响

基于实验设计研究了应变参数对锆合金动载下塑性变形机制的影响。通过控制应变速率,采用应变限位环的方法实现了锆合金高应变速率下应变参数的单一分离,应变速率为2300 s~(-1)时,获得了4个不同的应变水平:0.11、0.21、0.30、0.33。基于锆合金高应变速率不同应变下微观组织的表征,预测了应变参数对锆合金动载下塑性变形过程的影响。结果表明:形变带和转变带是锆合金不同应变阶段塑性变形的重要方式,形变带内部由严重变形的晶粒组成,而转变带内部主要由100~300 nm的细小等轴晶粒组成。在变形初始阶段,锆合金变形以柱面滑移和锥面滑移为主,以孪生为辅;随着应变的增加,位错持续增殖,位错的塞积导致应力增加,直至最大抗压强度;当应变达到一个临界值时,形成形变带;随应变继续增加,形变带发生动态再结晶,演化为转变带;应变继续增加,便会在剪切带内部诱发微空洞、微裂纹,直至材料断裂。     

高速弹丸冲击诱发TC4中绝热剪切带的微观结构

利用弹丸高速冲击TC4钛合金靶板,采用透射电子显微镜(TEM)研究诱发的绝热剪切带(ASBs)附近及内部微观结构。ASBs附近区域微观结构的观察表明,ASBs边界容易成为诱发裂纹萌生的核心;ASBs附近积聚了很大的内应力,容易形成高密度的缠结位错、条带状位错胞等位错组态和应力诱发马氏体结构。ASBs内部微观结构的观察表明,ASBs为应力诱发结构,沿垂直ASBs的方向,越接近ASBs的中心部位,晶粒碎化越严重;在ASBs中没有观察到典型的动态再结晶(DRX)晶粒特征,观察结果不支持ASBs中发生DRX以及ASBs的发源与传播都和DRX有关这一传统观点;同时在ASBs中心区域出现了玻璃态的非晶结构。     

高速弹丸冲击诱发TC32钛合金中绝热剪切带的组织演化行为

采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了Ti-5Al-3Mo-3Cr-1Zr钛合金在高速弹丸冲击后的组织特征和演变行为。在弹坑周围,绝热剪切带(ASB)和剪切应力一直呈半圆状分布。观察到绝热剪切带中尺寸较大等轴晶粒和细长板条亚晶粒的旋转细化过程。采用聚焦离子束(FIB)技术准确地从ASB中的裂纹尖端取样制备TEM样品,在裂纹尖端区域周围发现非晶区、非晶-纳米晶过渡区域、细小纳米晶区共存。计算结果表明,绝热剪切带内温度升高可导致微观组织熔化,快速淬火后形成非晶区和细小的纳米晶。由于绝热剪切带中的显微组织是细小的等轴晶和非晶,具有较高的强度,使形变带与基体之间成为相对较弱的区域,绝热剪切带中的裂纹也主要在该区域萌生,裂纹通过微孔洞旋转联结的方式扩展。     

钛合金TC16中绝热剪切带的微观结构演化

利用分离式Hopkinson压杆（SHPB）技术对钛合金TC16的帽形试样进行动态加载,采用光学显微镜和透射电镜技术观测TC16中绝热剪切带内的微观结构和相变情况。结果表明,剪切带的边缘由具有高位错密度的沿着剪切方向排列的宽度为0.2-0.5μm的伸长组织构成,其与基体组织的形貌显著不同;剪切带中部由大量低位错密度的直径约为0.2μm的再结晶等轴晶组成。衍射花样的标定表明α-Ti和α″相共存于剪切带中部,剪切带内发生了相变。绝热剪切变形过程中剪切带内的温度约为796℃。讨论了TC16中绝热剪切带内的相变规律和微观结构演化过程。     

A method for calculating damage evolution in adiabatic shear band of titanium alloy

A method for calculating the evolution of the local damage variable at the adiabatic shear band (ASB) center was proposed. In the present method, the JOHNSON-COOK model and the nonlocal theory were adopted, and the damage variable formula applicable for the bilinear (linearly elastic and strain-softening) constitutive relation was further generalized to consider the plastic deformation occurring in the strain-hardening stage. Aiming at Ti-6Al-4V, the effect of strain rate on the evolution of the local damage variable at the ASB center was investigated. In addition, a parametric study was carried out, including the effects of strain-hardening exponent, strain rate sensitive coefficient, thermal-softening exponent, static shear strength, strain-hardening modulus, shear elastic modulus, work to heat conversion factor, melting temperature and initial temperature. The damage extent at the ASB center in the radial collapse experiment was assessed. It is found that at higher strain rates the damage in the ASB becomes more serious at the same average plastic shear strain of the ASB.     

Microstructure evolution mechanism in adiabatic shear band in TA2

The microstructure evolution mechanism in adiabatic shear band in commercial pure titanium (TA2) at high strain rates(γ≈l0^5 - 10^6/s) were studied. The nanosized recrystallized grains (about 50 nm in diameter) within the center of adiabatic shear band (ASB) were observed by means of transmission electronic microscope (TEM). A Rotational Dynamic Recrystallization (RDR) mechanism can explain the microstructure evolution (i. e. nanosized grains were formed within 5 - 10μs) in ASB. Kinetics calculations indicate that the recrystallized small grains are formed during the deformation and don‘t undergo significant growth by grain boundary migration after deformation.     

U-2Nb合金凝固过程的计算机模拟

用ViewCast软件对U-2Nb合金管形铸件的凝固过程进行了计算机模拟,初步分析了夹杂、疏松缺陷形成的原因.采用具有一定温度梯度的铸型温度初始条件以及经最小二乘法拟合的热物性参数.充型过程的速度矢量图表明,顶注式使金属液呈现紊流特征,造成夹杂物在铸件内随机分布;温度场的变化表明,铸件自下而上顺序凝固,计算温度值与实测温度值符合较好;由于U-Nb合金具有较宽凝固温度区间,在凝固过程中因枝晶阻碍液体金属的流动而不能有效地补缩,容易产生疏松缺陷,模拟预测的疏松缺陷定性地与实际铸件经过γ射线无损探伤结果一致.