微细C5210磷青铜板料的尺寸效应研究

为研究常温下晶粒尺寸和厚度对C5210磷青铜力学性能的影响,引入尺寸效应影响因子φ=厚度/晶粒尺寸。结果表明,厚度不同时,随着φ从14.7减小到6.3,屈服强度减小了48%,延伸率由25.5%减小到18.2%;晶粒尺寸不同时,随着φ的减小,屈服强度先快速下降,当φ减小到3.5后便缓慢下降,延伸率则先增大再减小,φ为3.5时延伸率达到最大值29.2%。通过扫描电镜观察拉伸试样断口,均为韧性断裂。厚度不同时,随着φ的增大,韧窝数量增多且尺寸增大,材料塑性较好;晶粒尺寸不同时,φ从10.6减小至3.5,断面收缩率增加,韧窝尺寸增大,材料塑性较好。而当φ值继续减小到0.8时,韧窝数量减少,且尺寸变小,材料的塑性变差。     

微细黄铜板料尺寸效应

为研究微细尺度下材料的晶粒尺寸d、厚度t对其力学性能的影响,引入尺寸效应影响因子φ=t/d,在常温下对具有不同晶粒尺寸和板厚的H62黄铜薄板试样进行单向拉伸实验。结果表明,随着φ的减小,流动应力减小,延伸率下降;板料硬化指数n值,随板料厚度的增加而增大,随晶粒尺寸的增大而增大。拉伸试样均为韧窝微孔聚合型断裂,0.5mm和1.0mm厚度试样断口处韧窝多而浅,且为抛物线形,材料韧性好,塑性强;板厚0.1mm和0.2mm的试样断口韧窝深而大,硬化指数n值大,但塑性差。     

TC17钛合金表面自纳米化及拉伸试样断口形貌

TC17钛合金经超音速微粒轰击(SFPB)在表面形成一层纳米级别的细小晶粒。研究表明,纳米层厚度随SFPB时间的延长而增大,纳米晶粒尺寸随SFPB时间的延长而减小,30min后表层纳米晶粒尺寸可达16.3nm,且晶粒取向处于随机分布。随着SFPB时间的延长,延伸率有所下降,抗拉强度和屈服强度均有所提升,三者都是开始变化剧烈,随后变化缓和。表面纳米化后,试样断口为延性断裂中的韧窝-微孔聚集型断裂,韧窝形成微孔,然后微孔形成裂纹直至断裂。     

氮含量对V-N微合金化高强钢筋微观组织及力学性能的影响

采用拉伸试验和显微维氏硬度试验对氮含量不同的3种V-N微合金化高强钢筋进行了力学性能测试。试验结果表明,试验钢的强度和硬度随氮含量的增大而增大,断后伸长率随含氮量的增大而减小。采用金相显微镜(OM)对不同氮含量的V-N微合金化高强钢筋室温组织进行了观测,试验钢热轧后冷却的室温显微组织为铁素体和珠光体,平均晶粒截距随氮含量的增大而减小。采用扫描电镜(SEM)对3种试验钢的拉伸断口进行了观测,断口组织均为韧窝断裂,随氮含量的增大,韧窝由大变小,由深变浅。经过晶粒尺寸、第二相以及位错对屈服强度贡献的计算,随氮含量增大,V-N微合金化高强钢筋的主要强化机制由细晶强化向沉淀强化过渡。     

具有梯度纳米/微米晶表层的工业纯钛变形和断裂机制（英文）

通过室温表面机械碾磨处理(SMGT),获得从表面到基体具有梯度纳米/微米尺度晶粒的纯钛试样。与未处理纯钛相比,经表面机械碾磨处理(SMGT-treated)的纯钛强度有所提高,塑性介于超细晶与粗晶纯钛之间。表面机械碾磨处理纯钛的拉伸应力-应变曲线具有双加工硬化指数特性;同时,随着应变的增加,其加工硬化率逐渐减小,初始屈服阶段的变形由梯度纳米/微米晶表层主导,后期变形由粗晶心部支配。断口形貌分析表明,表面机械碾磨处理纯钛的变形机制属于韧性断裂并伴有大量韧窝。基于裂纹尖端的塑性区尺寸分析可知,梯度纳米/微米晶表层由于具有较高的加工硬化指数及强度,使韧窝尺寸比粗晶心部的更加细小。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢表面纳米化及力学性能

借助X射线衍射仪、透射电镜对1Cr18Ni9Ti不锈钢在超音速微粒轰击(SFPB)形变热处理过程中的纳米晶组织演化进行表征。研究结果表明,通过SFPB处理,1Cr18Ni9Ti钢表面获得了纳米组织,晶粒尺寸随着距表面距离的增加而增大,直至与基体粗晶相同;经SFPB处理30min后,表面晶粒尺寸趋于稳定,形成平均晶粒尺寸约16nm的随机取向的等轴状纳米晶。随着SFPB时间的增加,显微硬度显著增大,而试样的抗拉强度和屈服强度先升后降,延伸率降低;表面纳米化后拉伸试样断口为韧窝-微孔聚集型断裂,韧窝形成微孔,微孔相连而产生断裂。     

淬火水温对ZL210A合金显微组织及力学性能的影响

结合拉伸力学性能测试,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及能谱分析仪(EDS),研究淬火水温对ZL210A合金显微组织、拉伸断口形貌及力学性能的影响。结果表明:随淬火水温的升高,析出相不断聚集长大,晶粒内空白区域增大,无沉淀析出带变宽;合金的拉伸断口都存在明显的尺寸不等的韧窝,淬火水温为50℃的试样的拉伸断口韧窝尺寸较大且深,试样塑性较好;合金的抗拉强度、屈服强度、硬度和伸长率都随淬火水温的升高先增加后减少;当淬火水温为50℃时,合金的抗拉强度、屈服强度、硬度和伸长率达最大值分别为477 MPa、363 MPa、149 HV和3%。     

电缆用冷轧纳米Cu-20%Zn的应变硬化及退火组织分析

对电缆材料用纳米金属Cu-20%Zn合金的应变硬化、不同退火温度下的组织以及准静态拉伸性能进行研究。结果表明:Cu-20%Zn合金比单纯Cu具有更高的屈服强度,从55 MPa增大至115 MPa。该合金在退火温度350℃下加工硬化曲线变化率变陡。随着变形的进行,伸长率增大至36%时发生失稳,表现出优异的强塑匹配性能并产生瞬态硬化行为。对冷轧态合金组织进行退火处理之后其基体内部出现了再结晶现象。拉伸变形处理后,合金组织内的晶粒尺寸与取向变化明显。断口组织中存在众多韧窝结构,其断裂机制属于韧性断裂。     

循环载荷幅值对7075-T7451铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

在不同幅值循环载荷条件下对7075-T7451铝合金紧凑拉伸(CT)试样进行拉伸疲劳试验,对其疲劳裂纹扩展速率和应力强度因子幅值ΔK进行了研究,并用扫描电子显微镜观测试样的断口形貌。结果表明：随着循环载荷幅值的增大,试样的疲劳寿命缩短,裂纹的扩展速率增大;试样宏观断口形貌的裂纹稳态扩展区域减小,而瞬时断裂区域增大。稳态扩展区主要以疲劳条带扩展机制为主,且疲劳条带间距随循环载荷幅值的增大而增大;瞬断区的断口形貌以韧窝断裂为主,韧窝尺寸随循环载荷幅值的增大而减小。     

冷变形对0Cr18Ni10Ti不锈钢管拉伸性能的影响

研究了经冷拉拔预变形后0Cr18Ni10Ti不锈钢管的室温和320 ℃拉伸性能及其断口形貌特征。结果表明,随着冷变形加工率的增大,0Cr18Ni10Ti不锈钢管室温和320 ℃抗拉强度和屈服强度增大,断后伸长率减小;钢管320 ℃拉伸性能较室温有所下降,其中断后伸长率下降明显。拉伸断口观察表明不锈钢管室温和高温拉伸断口均呈韧性断口特点,320 ℃拉伸断口较室温断口韧窝密度降低,尺寸增大。     

机械研磨对医用Mg-6Al-2Ca合金表面组织和性能的影响

通过SEM、表面性能分析和电子拉力试验等手段,研究了表面机械研磨处理对医用Mg-6Al-2Ca镁合金表面组织和力学性能的影响。结果表明:经表面机械研磨处理后,合金表面晶体生长更为规则,其晶粒平均尺寸也越来越细化。随着表面机械研磨时间的增加,合金表面粗糙度和显微硬度也随之增大,表面接触角随之减小。表面机械研磨后,镁合金的拉伸强度和屈服强度增大,而塑性有所降低。机械研磨45 min后,合金的拉伸强度和屈服强度分别增加了29.2%和44.5%,伸长率降低了31.6%。镁合金断口以准解理断裂为主,撕裂棱和尺寸较小的空洞明显增多,表面机械研磨处理时间增加,减小了韧窝数量。     

黄铜箔拉伸屈服强度的尺寸效应

为了研究金属箔的塑性变形性能与尺寸的相关性,在常温下对不同厚度和晶粒尺寸的黄铜箔试样进行了单向拉伸实验.结果表明:随着厚度或晶粒尺寸的减小,箔的屈服强度都会升高,晶粒尺寸对屈服强度的影响满足Hall-Petch细晶强化关系,厚度减小使屈服强度升高也可以主要归结于晶粒尺寸的减小.此外,当箔的厚度小于100 靘时,厚度/晶粒尺寸比不能表征屈服强度的尺寸效应.     

液氮冷却FSP对AZ31镁合金材料力学性能的影响

利用液氮冷却装置减少了搅拌摩擦加工(FSP)过程中的热输入,采用SEM、显微硬度仪和试样拉伸设备对搅拌区显微组织和力学性能进行了测试分析。研究表明:通过液氮冷却作用减小热输入、减小搅拌头转速和增加搅拌摩擦道次均有利于减小搅拌区晶粒尺寸。液氮冷却条件下,搅拌头转速和进给速度分别为1000 r/min和37 mm/min时,两道次加工得到的搅拌区晶粒平均尺寸减小至100 nm左右,同时搅拌区硬度提高为原材料的2.7倍。液氮冷却环境FSP试样的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别是自然冷却环境FSP试样的1.39、1.35和1.31倍。强度最大试样断口处分布着大量微米级韧窝和少量解理面,呈韧性断裂为主的混合断裂特征。     

应变速率对V-Nb微合金化钢筋抗震性能的影响

研究了V-Nb微合金高强度钢筋在应变速率范围为:1×10-5~1×10-3s-1的室温拉伸试验过程中的力学性能以及断口形貌的变化。结果显示:随着应变速率的加快,试验钢屈服强度和抗拉强度都增大,屈服强度增幅较抗拉强度小;随着应变速率的增加,断后伸长率逐渐减小,最大力下伸长率先增大后减小且变化范围不是很大;采用SEM对韧窝进行了分析显示,随着变形速率的提高,韧窝尺寸逐渐减小。     

多向锻造工艺对AZ80镁合金显微组织和力学性能的影响

通过多向锻造工艺制备出了组织均匀、晶粒尺寸为1-2μm的AZ80镁合金锻坯，经7个道次锻压，材料硬度、屈服强度和抗拉强度达到最大，分别为87．3HB，258．78MPa和345．04MPa，是锻前试样硬度的1．43倍、强度的2倍；伸长率在6个道次达到最大，为7．85％，是锻前的2．45倍．多向锻造工艺下，材料内部易形成交错变形带，有利于组织细化，形变诱导晶粒细化是主要的晶粒细化机制，晶粒细化过程存在一临界应变量εc（2≤εc≤2．4），当实际应变量εx超过临界应变量εc时，材料基本为动态再结晶细晶组织，进一步细化变得困难，铸态试样室温拉伸断口为准解理断裂加少量剪切断裂，锻后试样断口出现大量细小韧窝，随应变量的增加，韧窝数目增多，分布趋向均匀，材料延性增大。     

静态及动态充氢对SM490B纯净钢拉伸性能的作用

用拉伸的方法研究了静态充氢和动态充氢对SM490B纯净钢力学性能的作用,结果表明:随着充氢电流密度的增加,试样的延伸率连续降低。动态充氢试样的氢致塑性损失明显大于静态充氢拉伸试样的氢致塑性损失。氢原子提高了试样的屈服强度,而试样的抗拉强度随电流密度增大而减小。随着充氢电流密度的增加,静态拉伸试样的断口均为韧窝状,而动态拉伸试样的断口形貌由韧窝状向准解理状变化。     

柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的力学性能与加工硬化行为

利用室温单向拉伸实验、EBSD和TEM等手段,研究了柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的力学性能与加工硬化行为,探讨了晶粒尺寸对拉伸变形加工硬化速率和塑性变形能力的影响及其机制.结果表明,柱状晶组织HAl77-2铝黄铜加工硬化速率-真应变关系曲线第2阶段具有显著上升趋势,晶内形成平行分布的小角度亚晶界使位错滑移长度减小并阻碍位错运动是加工硬化速率上升的主要原因,不同于文献报道的等轴晶组织黄铜加工硬化第2阶段形成形变孪晶使滑移长度减小的机制.随着晶粒尺寸的增大,柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的屈服强度和抗拉强度降低,而断后伸长率显著增大,由晶粒尺寸为2.0 mm的70.4%增大到晶粒尺寸为6.0 mm的84.4%.较高的抗塑性失稳能力和较好的晶内变形均匀性是大晶粒柱状晶试样具有更优塑性变形能力的主要原因.     

不锈钢超薄板力学性能的尺度效应

为研究304不锈钢超薄板力学性能与试样尺寸、晶粒尺寸的相关性,应用自制的超薄板专用夹具进行拉伸试验,分析超薄板的厚度、晶粒尺寸对材料力学性能的影响。试验结果表明,随着试样厚度减小,材料的屈服强度先减小而后明显增大。这是因为,当试样厚度大于200μm时,表面层效应起主导作用;当试样厚度小于200μm时,应变梯度效应和表面层钝化膜共同作用。同一厚度下,改变试样的晶粒尺寸结果表明,当厚度尺寸和晶粒尺寸的比值小于2时,板料在厚度方向已没有内部晶粒,位错很容易滑移出自由表面,应力-应变曲线显著降低。     

5Cr油管电化学充氢后的力学行为

通过拉伸实验研究电化学充氢对5Cr油管钢拉伸性能的影响表明：随充氢时间和充氢电流密度的增加,5Cr油管的强度和塑性有所减小。用扫描电镜（SEM）观察断口发现其形貌以韧窝为主要特征,与未充氢试件相比,充氢试样拉伸断裂后韧窝尺寸变小、变浅,数量增多,这说明材料的塑性损失增大。充氢到一定值后材料由韧性断裂转变为脆性断裂。     

再结晶退火对AZ31镁合金挤压板材组织与性能的影响

利用光学显微镜和扫描电镜对AZ31镁合金挤压板再结晶退火前后的显微组织和断口形貌进行分析,并通过室温拉伸试验研究了再结晶退火前后的力学性能.结果表明,随退火保温时间的延长,板材先出现大量片状退火孪晶,随后退火孪晶消失,变形组织被细小、均匀的再结晶晶粒所取代;再结晶退火后,挤压板伸长率增加,抗拉强度提高;退火后试样断裂时宏观断口呈现撕裂棱与韧窝共存的形貌,呈韧性断裂,且随着合金晶粒尺寸减小,撕裂棱和韧窝更加细小.