超细晶工业纯锆的室温蠕变特性及断口分析

研究了超细晶工业纯锆在0.875R_(p0.2)、0.9R_(p0.2)、0.9125R_(p0.2)、0.925R_(p0.2)、0.9375R_(p0.2)、0.95R_(p0.2)蠕变应力下的室温蠕变性能,计算了超细晶工业纯锆的稳态蠕变速率,并分析了其蠕变断裂机理。结果表明:超细晶工业纯锆在蠕变应力为0.875R_(p0.2)时,出现了蠕变饱和现象,稳态蠕变速率随着蠕变应力的增加而增大,稳态蠕变阶段缩短;室温下,工业纯锆经复合细化后蠕变抗性显著提高;当蠕变应力为0.95R_(p0.2)时,稳态蠕变速率达到最大值3.140×10~(-6) s~(-1)。通过计算蠕变应力指数,得到超细晶工业纯锆的室温蠕变机理为位错运动。超细晶工业纯锆室温蠕变断裂为韧性断裂。     

纳米压痕法测量超细晶工业纯钛室温蠕变速率敏感指数

室温下,采用复合细化(ECAP+冷轧+旋锻)工艺,制备出平均晶粒尺寸约为180 nm的超细晶工业纯钛,其抗拉强度高达870 MPa。利用纳米压痕仪对超细晶工业纯钛以恒加载速率/载荷的方式进行测试实验,通过测定压头保载阶段的压入位移和材料的硬度值计算得出室温蠕变速率敏感指数m值。结果表明:超细晶工业纯钛由于晶粒明显细化,晶界数量增多,晶界长度增加,位错增殖,在室温下表现出优良的抗蠕变能力,适合在压力环境下长期工作,其蠕变机理主要为蠕变位错机理。室温蠕变速率敏感指数m值与加载条件无关,主要由材料的微观组织决定。     

复合细化超细晶工业纯钛高周疲劳性能研究

室温下,超细晶工业纯钛光滑试样在加载频率f=25 Hz、应力比R=-1的条件下进行高周应力疲劳测试,拟合超细晶工业纯钛应力幅σ_a与疲劳断裂循环周次N_f之间的关系曲线,并对疲劳断口形貌进行观察分析。结果表明：200 ℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳极限值σ_-1为376.5 MP,比未退火超细晶工业纯钛的疲劳极限值提高56.5 MPa。疲劳裂纹源萌生于超细晶工业纯钛的表面, 200 ℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳辉纹间距较小,疲劳裂纹不易扩展,室温疲劳性能优良。     

工业纯钛TA2中低温蠕变特征研究

工业纯钛TA2中低温蠕变行为存在显著的温度及应力相关性。基于外加应力水平和蠕变应变的变化关系,确定不同蠕变温度下的门槛应力水平。根据短时蠕变实验数据,利用包含稳态蠕变速率的本构方程外推稳态蠕变速率,而后进行两组相对长时的蠕变实验,证明了工业纯钛中低温蠕变是存在稳态蠕变阶段的。利用稳态蠕变速率与应力关系,计算出工业纯钛室温蠕变应力指数为6.96,也说明了外推稳态蠕变速率的可靠性。由中低温蠕变激活能随着蠕变进行变化不大（≈60KJ/mol）,且一直大于以位错为变形主导机制的变形激活能（30-40KJ/mol）,表明孪晶对于工业纯钛中低温蠕变发展整个阶段均起重要作用。根据蠕变后试样孪晶结构随温度的变化解释了TA2蠕变行为的温度相关性,同时也证明了孪晶对于TA2蠕变行为的重要性.     

工业纯锆室温蠕变性能及显微组织研究

本文分别研究了不同状态工业纯锆在0.9R_p0.2、0.925R_p0.2、0.95R_p0.2、0.975R_p0.2蠕变应力下的室温蠕变性能,计算了不同状态工业纯锆的稳态蠕变速率及蠕变应力,并分析了退火前后以及蠕变前后工业纯锆的微观组织。试验结果表明：不同状态工业纯锆的室温蠕变均存在阈值应力,当外加蠕变应力大于阈值应力时,随着蠕变应力的增加,工业纯锆位错密度显著增加,晶界处呈现出明显的位错塞积现象;与粗晶工业纯锆相比,经250°C退火处理后的超细晶工业纯锆,既能维持晶粒尺寸及稳定的显微组织状态,同时还能保证原有的高强度并提高其塑性;另外,250°C退火处理显著提高超细晶工业纯锆室温蠕变性能,使室温蠕变应力敏感性降低,室温蠕变抗性增加。     

退火温度对超细晶工业纯钛组织和力学性能的影响

采用等通道转角挤压对工业纯钛进行加工,获得了超细晶工业纯钛,并对超细晶工业纯钛在不同温度下进行短时退火,研究了退火温度对超细晶工业纯钛组织和力学性能的影响,研究表明,超细晶工业纯钛经300～400℃低温短时退火后,晶粒尺寸没有明显增大,基面织构增强,强度得到提升,产生退火强化现象,且保持良好塑性。随着退火温度提高,超细晶工业纯钛晶粒发生明显长大,强度逐渐下降。     

应变比对复合细化超细晶纯钛低周疲劳行为的影响

采用等径通道弯曲挤压(Equal Channel Angular Pressing, ECAP)+旋锻(Rotary Swaging, RS)技术制备超细晶纯钛,细化后晶粒尺寸达到纳米级。在室温下对超细晶纯钛实施应变比分别为-1、-0.5、0.5的应变控制低周疲劳试验,通过TEM对微观组织观察。研究了应变比对材料循环硬化软化特性、循环应力应变关系及疲劳寿命的影响。研究结果表明,应变比增大使得超细晶纯钛循环硬化现象更为显著,应变比越大超细晶纯钛低周疲劳寿命越低。低周疲劳高应变比情况下亚晶晶粒尺寸小,数量多,阻碍位错运动,使得材料发生循环硬化。     

纯Mg的蠕变行为研究

不同状态纯Mg试样在75-200℃,15-40 MPa条件下的蠕变实验表明:在等同条件下,铸态试样的晶粒粗大,蠕变速率较低;挤压态试样由于动态再结晶,晶粒变细,蠕变速率大幅上升;退火后由于晶粒长大,蠕变速率又呈下降趋势.根据应变速率幂指数公式,铸态纯Mg试样在较低应力时,应力指数n处于4.3-4.9的范围,在较高应力时,n7;激活能在76.0-89.4 kJ/mol的范围.根据应力指数和激活能并结合蠕变过程中的组织分析,纯Mg的蠕变受位错攀移、晶界滑移以及孪生的共同作用,其中位错攀移和品界滑移占主导地位.     

基于人工神经网络的超细晶纯钛热变形本构模型研究

对等通道转角挤压(ECAP)制备的超细晶纯钛,在温度为250~450 ℃、应变速率为10_-5~1s_-1的条件下进行热压缩实验。基于真应力和真应变实验数据,分别使用人工神经网络(ANN)和Arrhenius方程建立超细晶纯钛的热变形本构模型,研究其热变形行为。实验结果表明：在变形初期,流变应力随应变的增大而升高,随后趋于平缓,最终流变应力达到一个稳定值。人工神经网络训练和预测结果表明：人工神经网络最佳结构为3×12×1,人工神经网络模型预测的平均相对误差(AARE)为2.1%,相关系数(R)为0.9979,Arrhenius方程模型预测的AARE为11.54%,R为0.9464。即人工神经网络模型能够更加精确的描述超细晶纯钛的本构关系。通过对比不同温度下两种模型的误差,人工神经网络模型在高温条件下具有更好的稳定性。     

超细晶纯钛的微动疲劳特性

利用自行设计的微动疲劳实验夹具装置研究超细晶纯钛在柱面-平面接触下的微动疲劳特性,分析循环应力对其微动疲劳寿命的影响,通过观察接触区磨损和断口形貌,分析其微动损伤机制。结果表明,当法向载荷不变时,超细晶纯钛的微动疲劳寿命随着循环应力的增加而减小,比常规疲劳寿命更小。微动疲劳裂纹于接触区边缘萌生,磨损区破裂严重且附着有磨粒,在磨粒磨损作用下加速了试样的疲劳失效。断口同时呈现出疲劳形貌和微动形貌,形貌从平滑转向粗糙直至断裂,裂纹由小变大,裂纹扩展速率也逐渐增加,且在裂纹扩展区存在二次裂纹;由于受力不均在裂纹扩展区与断裂区之间存在山脊状形貌。     

Corrosion behavior of ultra-fine grained industrial pure Al fabricated by ECAP

Corrosion behavior of ultra-fine grained(UFG) industrial Al fabricated by equal channel angular pressing(ECAP) for 16 pass times was investigated by potentiodynamic polarization test, potentiostatic polarization test, electrochemical impedance spectroscopy(EIS) measurement, immersion test and surface analyses (OM and SEM). The microstructures including grain size, grain boundaries and dislocations were also observed by TEM. The results show that the UFG industrial pure Al has more positive pitting potential, less corrosion current density and five times larger passive film resistance compared with the coarse grained(CG) one. It was found that the increased pitting resistance is profited from the more stable passive film kept in the Cl⁻ aggressive solution due to more grain boundaries, larger fraction of non-equilibrium grain boundaries and residual stress of the UFG industrial pure Al.     

室温ECAP工业纯钛组织热稳定性研究

采用两通道夹角Φ=120°,外圆角Ψ=20°的模具在室温不采用中间退火条件下成功实现工业纯钛(TA1)高达8道次等径弯曲通道变形,制备出超细晶工业纯钛。研究了室温ECAP工业纯钛的组织热稳定性能。结果表明,ECAP变形后的工业纯钛组织在400℃以下保持较高的硬度,热稳定性较好,而在400℃以上,发生了再结晶,硬度急剧下降,热稳定性变差。     

纳米压痕法测量锌铝钎料的室温蠕变应力指数

利用纳米压痕技术,采用恒加载速率法,研究了Zn-22Al和Zn-22Al-0.03Ti钎料的室温蠕变行为,并对相关数据进行了测量和计算.结果表明,室温时任一载荷条件下保载时,钎料均发生了明显的蠕变行为.其中Zn-22Al-0.03Ti钎料的压入深度和蠕变位移均小于Zn-22Al钎料,最大差值分别为15.68％和26.87％.相同保载时间不同载荷保载时,两种钎料的蠕变位移均有较大差异.通过拟合计算分别获得了两种钎料室温时的蠕变应力指数,Zn-22Al-0.03Ti较Zn-22Al提高了35.79％.分析认为,Ti元素的添加导致了Zn-22Al钎料晶粒的细化,从而产生了更多的晶界是导致钎料室温抗蠕变能力提高的主要原因.     

The investigation of creep of electroplated Sn and Ni-Sn coating on copper at room temperature by nanoindentation

Sn and Sn-based alloy coatings (such as Ni-Sn) are important electrode materials in lithium ion batteries. The mechanical performance of such coatings is essential because they undergo severe volume change induced stress during charge-discharge cycling. As Ni-Sn and Sn anode materials will operate for long periods under stress during charge-discharge cycling at or near room temperature time-dependent relaxation mechanisms such as creep may take place. In this study, the nanoindentation creep of these materials at room temperature (RT) has been investigated. It was found that the creep very easily reaches exhaustion for Ni-Sn and the copper substrate even at high load holds and thus both exhibit a high stress exponent. For low melting temperature material such as Sn the behaviour is different; the stress exponent obtained at RT is around 3 to 8 which is consistent with conventional creep tests. The creep behaviour of an as-deposited polycrystalline Sn thin film with a rough surface strongly depends on its microstructure which makes the nanoindentation creep analysis much more complex than in single crystal materials or polycrystalline bulk materials with large grain size. The microstructural influence on creep mechanisms in Sn films is highlighted in this paper.     

超细晶Al5083合金和碳化硼增强Al5083基复合材料的室温和高温干滑动摩擦磨损行为

讨论机械球磨Al5083合金和Al5083?5wt.％B4C复合材料在室温和200°C下的摩擦行为和磨损机制.结果表明,由于常温下的氧化磨损,形成可保护试样表面的机械混合层.在室温和80 N载荷下,Al5083和Al5083?5wt.％B4C球磨样品有磨损迹象,但体积磨损量有限,磨损率分别为5.8×10?7和4.4×1...