采用多晶塑性模型研究Mg-3A1-1Zn合金的变形机制（英文）

采用一种多晶塑性模型分析Mg-3A1-1Zn合金的室温变形行为。使用铸态和挤压态两种织构类型的AZ31镁合金棒料进行室温单向拉伸和压缩试验,并与提出的模型相结合来揭示该合金的变形机制。结果表明:多晶塑性模型可以成功地模拟镁合金试样拉伸和压缩曲线的差异。挤压态AZ31镁合金拉伸和压缩曲线形状的差异是拉伸孪生和锥面c+a滑移的不同开动行为所致。金相和透射电镜(TEM)观察表明:铸态AZ31镁合金拉伸和压缩初期具有相同的孪生开动分数;随着应变的增加,在铸态压缩试样中发生了锥面c+a滑移,这与模拟结果相吻合。     

轧制温度对GCr15轴承钢组织性能的影响

在Gleeble-3500热模拟试验机上对GCr15钢试样进行了双道次热压缩,模拟其在预精轧与精轧阶段在不同温度下的组织演变过程。同时设计了特殊GCr15钢试样,可在Gleeble-3500上双道次压缩试验后,再加工成拉伸样,得到相应压缩条件下试样的拉伸性能。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和拉伸试验机等观察测试了不同压缩温度条件下GCr15钢试样的组织形貌及拉伸性能。结果表明:当精轧温度为800~850℃时,GCr15钢试样可获得珠光体团直径较小、渗碳体片层较细、网状碳化物较少的组织;拉伸试验表明,精轧温度为800℃时,GCr15钢试样的抗拉强度达到最大,温度低于800℃和高于800℃时,抗拉强度逐渐降低。     

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 偏心拉伸试验是材料力学试验教学内容之一。传统的万能材料试验机上无法直接进行偏心拉伸试验。设计了一种可安装于万能材料试验机的偏心拉伸简易装置,可以有效测定拉弯组合变形的应变,从而可以计算出材料的最大应力,扩展了万能材料试验机的功能。     

喷射成形W9高速钢热变形特性及微观组织变化

利用Gleeble-1500热力模拟试验机对采用喷射成形技术制备的W9高速钢沉积锭在变形温度900～1200℃、应变速率0.1～1.0 s-1的条件下进行了热压缩试验.利用光学显微镜分析了热压缩后的组织,对变形过程中组织演化进行了研究.结果表明,压缩可减少沉积态试样中存在的孔隙;在所压缩的试样中,1000℃、0.1s-1时试样表面没有出现裂纹、应力-应变曲线的变化趋势表明,随着变形温度的降低和应变速率的提高,变形时峰值应力提高;同时也发现在某些温度和应变速率下,随着形变发生材料变形能力趋于稳定.应变速率不变时,变形温度的升高使晶粒变形更为充分;当温度高于再结晶温度时,再结晶的发生使材料变形能力得到改善.     

Gleeble 3500在无缝钢管设计开发和生产过程中的应用

介绍Gleeble 3500试验机热拉伸、热压缩、热扭转、动态CCT曲线测定等功能模块的试验过程及典型试验结果。通过将热-机械变形模拟过程所得物理、力学性能数据用于指导无缝钢管产品开发及热加工工艺制定,说明了Gleeble 3500试验机对无缝钢管连铸、穿孔、热轧等主要工艺参数的优化作用,并对热模拟试验研究在未来无缝钢管产品设计及工艺优化领域的应用进行了展望。     

电致塑性变形中试样尺寸与表面电场相关性研究

为了探究电场作用下金属圆柱体塑性压缩试验试样尺寸变化对试样表面电场稳定性的影响,视电致塑性压缩试验过程为动态的同轴圆柱形电容器充放电过程,通过理论推导和Mathematica数学软件分析,研究了电场作用下金属塑性压缩时试样尺寸与其表面电场的相关性.研究结果表明:当试样半径和电极半径之比R2/R0< 2时,试样变形过程中表面电场变化显著;当2< R2/R0< 3.5时,对于试样真应变较小(ε≤0.1)的情况,试样表面处电场可近似认为恒定;当3.5< R2/R0< 5时,试样变形中表面电场稳定性较好.为此类试验研究及以此为基础的各种材料成形技术的试验设计提供了理论和试验依据.     

超高强度的纯铝材料研究

本试验利用超高速多向压缩(MAC)1060工业纯铝,以制造超高强度的纯铝材料。采用Gleeble-1500热模拟试验机和冲压机进行压缩,对压缩后的试样进行硬度、拉伸试验和显微组织观察。结果表明,提高应变速度,可以显著抑制动态回复,使纯铝平均晶粒达到0.39μm,大角晶界百分数为82.9%。当以60%的道次压缩量进行超高速深度压缩时试样产生裂纹。深入研究得出,获得大角晶界超细晶粒不一定需要在全过程中都采用大的道次应变量。当位错胞壁的位错密度接近饱和值后,降低道次压缩量,可以防止裂纹产生。当伸长率相近时,其拉伸强度比H12变形纯铝材提高1.86倍。因此,超高速多向压缩技术可以生产出超高强度的工业纯铝材料。     

AZ31B镁合金电流辅助拉伸的多场耦合分析

为了探讨电流对材料成形性能的影响,建立了考虑温度影响的AZ31B镁合金流动应力模型及电场-温度场-变形场三场耦合有限元模型,分析了AZ31B镁合金板料在电流辅助拉伸变形中电流、温度和应变速率分布的关系,模拟了电流辅助拉伸和等温拉伸变形直至破裂的过程,研究了电流、温度和应变速率分布随拉伸变形的演化规律,并建立了AZ31B破裂应变与Z参数的关系式。结果表明:通电拉伸试样伸长率较等温拉伸时降低,这是由于通电拉伸时试样内温度分布不均导致变形局部化,但两者的破裂应变基本一致,该变形局部化对断面收缩率几乎没有影响,采用断面收缩率评价通电拉伸时材料的塑性更为合理。     

链轮用40Cr钢温挤压精密成型热力模拟试验

利用Gleeble3800型热力模拟试验机对40Cr试样进行热压缩试验,得到不同温度和应变速率下的应力-应变曲线。用XRD、SEM和OM对热压缩后试样表面物相和金相形貌进行表征,分析了不同温度和不同应变速率下,热压缩对试样表面组织性能的影响。结果表明:变形抗力与应变速率成正比,与试验温度成反比,残留奥氏体含量同样遵循此规律;650℃时表面以片状珠光体为主,750℃时表面组织以马氏体和贝氏体为主,随着温度升高,材料表面出现轻微氧化;在650℃时可获得约350 MPa的平均残余应力,且在同一温度下,应变速率的提高有利于提高表面残余应力,这将有利于提高材料的抗疲劳性能。     

PVD态TC17钛合金压缩实验方法及流动应力-应变曲线测定

由于PVD态钛合金难于获得常规压缩试样所需的尺寸,因而无法直接采用传统压缩实验方法来获得PVD态钛合金流动应力-应变曲线。为解决此难题,设计了一种针对PVD态TC17钛合金的特殊压缩试样。利用该特殊压缩试样,提出了PVD态TC17钛合金流动应力-应变曲线的测定方法,并利用该方法在热模拟试验机上对特殊压缩试样进行等温恒应变速率压缩实验,测出PVD态TC17钛合金在应变速率为0.001 s~(-1),变形温度为650、750和850℃时的流动应力-应变曲线。该特殊压缩实验方法和流动应力-应变曲线测定方法可推广到其它薄膜材料。     

加热和热变形对硼钢B1500HS奥氏体晶粒的影响

将硼钢试样分别加热到900、925、950、975和1000℃进行奥氏体化,并在相应温度分别保温10、20、40和60 min,研究奥氏体化温度和保温时间对奥氏体晶粒尺寸的影响规律。利用Gleeble 1500D热模拟试验机将硼钢试样加热到1000℃奥氏体化并分别保温10、20和40 min,然后分别对试样进行变形量为10%、20%和30%的单向拉伸变形,应变速率分别为0.1 s~(-1)和0.5 s~(-1),研究应变量和应变速率对硼钢板的奥氏体晶粒尺寸的影响规律。结果表明:随着加热温度的升高和保温时间的增长,平均晶粒尺寸增大;拉伸变形量越大,平均晶粒尺寸越小;拉伸速率越大,平均晶粒尺寸越小。     

延性金属材料损伤变量的实验表征方法研究

基于微观损伤的宏观表征,采用各种实验方法对延性金属塑性变形过程中的宏观损伤变量进行表征。通过预拉伸变形的方法制备了6种不同真应变条件下的拉伸试样,并基于微小材料压缩试验机(MCT-W501)对不同预变形试样的压缩试验结果,分别采用显微硬度、弹性模量、韧性指标和电阻率等指标归一化表征了金属材料的韧性损伤,并就损伤变量的变化规律及所代表的物理含义进行分析讨论。结果表明:综合应用上述各损伤表征量并构造等效损伤曲线,能真实反映与解释延性金属材料的实际损伤过程。     

TB8钛合金常温压缩应力应变曲线分析

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对TB8钛合金进行了常温压缩变形试验,温度为恒温25℃,应变速率范围为0.01~10 s-1。研究了TB8合金常温下流变应力行为,对合金的常温变形机制进行初步的探讨。实验结果表明:TB8材料具有明显的应变速率敏感性,并得到固溶态TB8材料的数学模型。模型计算结果和实验结果显示,该模型可以较好地预测固溶态TB8材料在冷变形时的塑性流动应力。     

中温热变形22MnB5钢的组织及性能

为研究中温热变形22Mn B5钢的组织及性能特点,利用Gleeble-3500热/力模拟试验机对22Mn B5钢板在不同工艺参数条件下进行热拉伸试验,获得不同组织组成的试样。并结合光镜、X射线衍射法、硬度测试和常温单向拉伸试验分析试样的微观组织和力学性能。结果表明,贝氏体使得试样具有较高的强度,一定量的铁素体使得试样具有较高的断后伸长率。同时,组织中适量的残留奥氏体,在拉伸过程中发生TRIP效应,残留奥氏体转变为马氏体,提高试样的强度和塑性。     

V-5Cr-5Ti合金的热加工性能

通过Gleeble-1500热模拟试验机进行铸态V-5Cr-5Ti合金的高温压缩和拉伸试验,研究压缩过程中变形温度对合金临界变形量和临界变形抗力的影响和在拉伸过程中变形温度对合金屈服强度和断面收缩率的影响规律,并用金相显微镜分析了合金的压缩变形组织。结果表明:V-5Cr-5Ti合金的热加工变形抗力大、塑性低,欲改善其加工性能,加热温度的选择及控制尤为重要。合金的加工温度应严格控制在1150～1250℃,变形量控制在30%以内,才能得到满足要求的合金。     

单向拉伸与压缩时粗晶纯锌的形变及损伤行为

对具有密排六方（hcp）结构的粗晶纯锌（纯度为99.995%）试样进行单向拉伸与压缩实验,研究其形变及损伤行为。用金相显微镜和扫描电镜对试样的表面变形形貌以及断口形貌进行观察。结果表明：单向拉伸试样塑性很差,只有当应变速率很小时才表现出一定的塑性,在形变过程中几乎没有滑移系开动,只有少量孪晶产生,断口主要以解理断裂为主;单向压缩试样的塑性远优于相同应变速率下的拉伸试样,不同压缩量试样的形变与损伤方式略有不同,主要有孪生（包括二次孪晶）、滑移和裂纹的形成等;晶界在不同载荷下也有不同的表现。     

厚壁钛管轴向压缩塑性的应力-应变关系

基于环形试样轴压实验、有限元模拟、回归分析和遗传算法相结合的反求方法对厚壁钛管压缩状态下的塑性材料参数进行快速识别,利用试验方法研究机床弹性变形时TA18厚壁钛管不同圆环压缩试样高度下试样鼓肚率和机床弹性变形的变化情况,并在此基础上确定了试样高度范围,获得了试验力-位移曲线。利用反求方法确定了其压缩应力应变关系,并将其应用在不同高度钛管环形试样轴压模拟中,与试验进行对比,以发现反求获得的应力-应变曲线可以较好地预测钛管轴向压缩变形行为,对压缩试样变形后最大直径和载荷的预测误差分别不超过1.5%和11%。     

航空用2124铝合金高温拉伸试验研究

高温下的力学性能对于选用和开发高温材料具有重要意义。对航空用2124铝合金进行了高温拉伸试验研究，比较分析不同的试样尺寸、加热温度、保温时间和拉伸速率对高温拉伸试验结果的影响。试验结果表明：温度和拉伸速率对合金强度的影响非常明显，对塑性的影响不明显；尺寸和保温时间对合金强度和塑性的影响都不太明显。     

TC4钛合金高温压缩变形行为与组织演变

利用Gleeble-3500热/力模拟试验机进行不同变形参数(变形温度和应变速率)下的高温热模拟单向压缩试验,对得到的真应力-真应变曲线进行分析,研究了不同变形工艺参数对TC4钛合金单向压缩时真流动应力及其压缩组织的影响。通过对变形后试样的金相组织观察,研究了材料在高温变形过程中的动态再结晶和回复过程。结果表明,流变应力随着应变的增加而迅速增大至最大值,随后开始缓慢降低,最后趋于稳定。随着变形温度升高,晶界破碎化程度逐渐增大,条状组织减少,组织中的次生α相含量逐渐增加。     

氢对321不锈钢焊接热影响区力学性能的影响

利用Gleeble3800热模拟试验机和动态充氢慢应变拉伸试验研究了氢对321不锈钢焊接热影响区力学性能的影响,采用扫描电镜和光学显微镜分析了拉伸试样的断裂特征。结果表明:氢导致321不锈钢慢应变拉伸试样断裂模式发生变化,裂纹启裂于试样表面,断口由脆性断口和韧性断口构成。氢会导致321不锈钢焊接热影响区产生严重的塑性损失。焊接近缝区对氢最为敏感,塑性损失为56.1%,抗拉强度下降约50 MPa。