LOW-FREQUENCY "AMPLITUDE PEAKS" IN THE INTERNAL FRICTION ASSOCIATED WITH THE INTERACTION OF SUBSTITUTIONAL SOLUTE ATOMS WITH DISLOCA-TIONS IN ALUMINIUM ALLOYS

在稀铝铜和稀铝镁合金中于室温附近观测到低频振幅内耗峰和温度内耗峰,所用的最大表面应变振幅为5×10~(-7)—1×10~(-3).这种反常内耗表现出一种特殊的时效行为.与此同时,还观测到时效内耗峰,曾在下列三种条件下反复观测到这些内耗峰: (1)高度冷加工的试样退火到刚在完全再结晶以前;(2)充分退火的试样冷加工到刚超过屈服;(3)充分退火的试样经高温淬火.业已证明,观测到的这些内耗峰是由溶质原子(Al中的Cu或Mg)与冷加工或淬火产生的“新鲜”可动位错之间的交互作用引起的.这种新鲜位错含有大量弯结.提出了一种改进了的位错气团模型,认为当位错弯结在外加交变应力作用下作往复沿边运动的过程中,溶质原子被拖着在两个势垒之间来回移动.     

铝合金中位错与替代式溶质原子交互作用引起的低频振幅内耗峰

在稀铝铜和稀铝镁合金中于室温附近观测到低频振幅内耗峰和温度内耗峰,所用的最大表面应变振幅为5×10~(-7)—1×10~(-3).这种反常内耗表现出一种特殊的时效行为.与此同时,还观测到时效内耗峰,曾在下列三种条件下反复观测到这些内耗峰: (1)高度冷加工的试样退火到刚在完全再结晶以前;(2)充分退火的试样冷加工到刚超过屈服;(3)充分退火的试样经高温淬火.业已证明,观测到的这些内耗峰是由溶质原子(Al中的Cu或Mg)与冷加工或淬火产生的“新鲜”可动位错之间的交互作用引起的.这种新鲜位错含有大量弯结.提出了一种改进了的位错气团模型,认为当位错弯结在外加交变应力作用下作往复沿边运动的过程中,溶质原子被拖着在两个势垒之间来回移动.     

3004铝合金动态应变时效的微观机理

在应变速率为5.56×10-5~5.56×10-3s-1的范围内,从223~773K,每间隔25K,对3004铝合金进行系列拉伸试验;通过激活能的计算、内耗研究、微观组织观察和能谱分析,探讨3004铝合金动态应变时效的微观机制。结果表明:经动态应变时效后,出现了内耗温度峰;位错组态严重缠结,在缠结处存在Mg原子,认为该合金的动态应变时效现象是由于Mg溶质原子气团通过空位扩散与运动中的位错交互作用的结果,与原始状态析出相的存在无关。     

ZL401合金的阻尼行为研究

对铸态ZL401合金进行了低温人工时效处理，利用低频内耗测试技术研究了合金的阻尼性能及实模量与应变振幅、频率和温度的关系，并与铸态合金进行了对比。发现合金阻尼与应变振幅及应变频率相关，随温度的提高而增大，且在低温和高温时合金阻尼与频率的关系出现了相反的变化。ZL401合金振动过程中实模量的亏损随频率的降低和温度的升高而增大。认为ZL401合金的阻尼行为是界面阻尼和位错阻尼二者效应叠加的结果，室温阻尼主要归功于位错阻尼，而高温阻尼主要归功于界面阻尼。     

溶质浓度对Al-Cu合金中PLC效应的影响

在不同温度下对Al-Cu合金试件进行固溶处理,以改变溶质原子在固溶体中的浓度及析出相在合金中的含量．对所得到的Al—Cu合金试件进行常应变率拉伸实验,观察其应力一时间关系曲线．由拉伸实验现象分析溶质原子及析出相对位错运动的影响,从而探究Portevin-Le Chatelier（PLC）效应产生的微观机制．结果表明,当固溶处理温度由500℃逐步降低,应力-时间曲线上的锯齿幅值逐渐减小,并在300℃时达到最小值;继续降低固溶处理温度至100℃,锯齿幅值又逐渐增大．固溶处理温度高于300℃时,溶质原子对PLC效应的影响强于析出相的影响而起主要作用;反之,固溶处理温度低于300℃时,析出相对PLC效应的影响强于溶质原子的影响而起主要作用．     

2024铝合金中沉淀相对PLC效应的影响

对2024铝合金进行不同温度下的热处理, 得到了一系列具有不同溶质原子浓度的基体及析出相含量的铝合金试样. 将这些试样分别在低温(-100 ℃)和室温(25 ℃)下进行拉伸实验, 分析其锯齿幅值和临界应变随应变率的变化趋势. 结果表明, 溶质原子是 Portevin--Le Chatelier (PLC)效应的必要因素, 单纯的位错切割沉淀相不足以产生PLC效应, 只能影响PLC效应, 并且沉淀相对PLC效应的影响在中等拉伸应变率时表现明显.     

非线性滞弹性内耗的实验和理论研究

本文评述了非线性滞弹性内耗研究的新近发展，非线性滞弹性内耗与线性滞弹性内耗的主要区别是它不但呈现频率内耗峰和温度内耗峰，还在出现温度内耗峰的温度范围内出现振幅内耗峰。自１９５０年首次发现非线性滞弹性内耗现象以来，截至目前，已经发现了两种呈现非线性滞弹性内耗的体系：（１）点缺陷（空位与溶质原子）与位错的交互作用，在这方面已有了丰富的实验结果，提出了有关的物理模型，也进行了一些理论研究工作，（２）位错     

高阻尼TNCH-Z钛合金阻尼机制研究

在变频、变温和不同应变振幅下,对不同热处理后的新型阻尼TNCH-Z钛合金的低频阻尼特性进行研究,同时对该合金的声频内耗进行测量。结果表明:室温低频范围内,合金的阻尼性能受应变振幅影响较大:应变振幅增加,合金的阻尼性能随之提高;合金的相变阻尼随频率的加快而降低。由于马氏体相变的影响,合金对温度变化比较敏感。在-50～100℃相变范围内,合金的内耗峰值tanφ=0.08(加热)/0.09(冷却),马氏体相的内耗值高于母相的。受到热处理制度的影响,该合金的内耗峰宽化,提高了该合金的使用温度。该合金在声频范围内的内耗值达到10-2级。     

水平连铸灰铁HT250型材的阻尼行为

选用直径为55mm的水平连铸灰铁HT250棒材,利用动态热机械分析仪测试型材的阻尼性能随振幅、频率和温度的变化关系,探讨灰铸铁型材的阻尼机制。研究表明,灰铸铁型材的阻尼性能随振幅和频率的提高而增加。在40℃附近出现斯诺克温度内耗峰。斯诺克峰的出现,使型材的阻尼性能随温度的变化在高低温时表现出完全不同的趋势。存在一临界应变振幅范围,大应变振幅下的阻尼性能远高于小应变振幅下的阻尼性能。灰铸铁型材的阻尼温度效应主要来源于点缺陷阻尼。位错阻尼在阻尼频率效应和阻尼振幅效应中起了主导作用,决定了型材的阻尼-频率行为和阻尼振幅行为。     

高阻尼镁合金Mg-0.6%Zr和Mg-Ni中内耗峰分析（英文）

在高阻尼镁合金研究中,发现了与合金室温下高阻尼性能有关的宽弛豫内耗峰,该峰为位错内耗峰;弛豫内耗峰是基面位错在热激活作用下运动与点缺陷(空位与溶质原子)相互作用产生的。同时在高阻尼合金Mg-Ni和Mg-0.6%Zr中发现了晶界内耗峰。有必要指出的是合金的显微组织会影响晶界弛豫:随着Ni质量分数增加,晶粒细化同时晶界内耗峰向低温处迁移;同Mg-0.6%Zr合金相比,加入少量的Y后,Mg-0.6%Zr-Y合金晶界弛豫峰向高温处推进。     

高阻尼镁合金Mg-0.6%Zr和Mg-Ni中内耗峰分析

在高阻尼镁合金研究中,发现了与合金室温下高阻尼性能有关的宽的弛豫内耗峰,该峰为位错内耗峰;该峰是基面位错在热激活作用下运动与点缺陷（空位与溶质原子）相互作用产生。同时在高阻尼合金Mg-Ni和Mg-0.6%Zr中发现了晶界内耗峰。有必要指出的是合金的显微组织会影响晶界弛豫：随着Ni的质量分数增加,晶粒细化同时晶界内耗峰向低温处迁移;同Mg-0.6%Zr合金相比,加入少量的Y后,Mg-0.6%Zr-Y合金晶界弛豫峰向高温处推进。     

18-8型奥氏体不锈钢动态应变时效后的微观组织

研究了188型奥氏体不锈钢动态应变时效现象的规律,发现在5×10-4s-1的应变速率下,在523～673K和723～873K的温度范围内会出现动态应变时效现象;在此基础上研究了材料在发生动态应变时效时的微观组织。结果表明:在动态应变时效过程中发生的运动位错与溶质原子之间的交互作用使材料的位错组态发生变化,在相同的预应变量下,随着动态应变时效预处理的温度升高,材料的位错密度提高,形成更复杂、更稳定的位错组态。     

粉末冶金法SiC颗粒增强镁基复合材料的阻尼性能研究

采用粉末冶金法制备了两种不同成分的基体合金及S iC颗粒增强镁基复合材料。采用LMA-1型低频力学弛豫谱仪对基体合金及复合材料的阻尼性能随频率、振幅及温度的变化关系进行了研究。结果表明,Mg-1.01%Zn-0.86%Zr合金的阻尼性能优于Mg-2.51%Zn-0.63%Zr合金的;S iC颗粒的加入使S iCp/Mg-1.01%Zn-0.86%Zr基复合材料的阻尼性能有所提高;基体合金及复合材料的内耗值均随频率的增加先急剧降低,随后趋于平缓;低应变振幅下阻尼性能受应变振幅影响较小,但在较高应变振幅下阻尼随应变振幅的增加而急剧增大;在200℃~250℃及350℃~400℃的温度范围内均出现内耗峰。     

5456铝合金PLC效应的两种临界机制研究

在不同温度下对5456铝合金进行拉伸实验,观察到低温下的正常临界行为和高温下的反常临界行为.对比不同温度下的应力应变曲线,分别定义上下包络线.临界应变之前的应力在低温时遵循下包络线,在高温时遵循上包络线.锯齿状应力-应变曲线在上下包络线之间振荡,且在低温时,锯齿方向朝上;高温时锯齿方向朝下.通过对应力和微观位错运动的分析讨论,提出了分别对应于上下包络线的2种稳定塑性变形,并给出相应的位错运动情况:下包络线对应着位错没有被溶质原子钉扎,上包络线对应着一部分位错已经被溶质原子钉扎但未能脱钉.正常临界行为取决于第一次钉扎,而反常临界行为取决于第一次脱钉.     

FeCrAl合金拉伸力学性能分子动力学研究

FeCrAl合金优良的高温抗氧化性能使其成为反应堆燃料包壳的候选替代材料之一,然而Cr和Al的存在会对其力学性能产生负面影响,对反应堆的安全运行造成潜在风险。为了分析FeCrAl合金体系在微观尺度的变形机制,采用分子动力学方法研究了温度和应变速率两个重要影响因素下FeCrAl单晶的力学性能,对应力应变、缺陷分布、位错密度的变化及变形机制进行了讨论,分析了溶质原子对模拟结果的影响。结果表明,温度升高导致原子热运动加剧,促进了缺陷的形成和生长,降低了原子间相互作用,导致弹性模量和抗拉强度随温度的升高而降低。应变速率的升高导致弹性模量和抗拉强度降低,低应变速率的塑性变形机制主要孪生变形,中等应变速率下为位错滑移,高应变速率下为原子排列无序化的变形机制。温度和应变速率对α-Fe和FeCrAl具有相同的作用趋势,但与α-Fe相比,FeCrAl中的Cr和Al会产生明显的晶格畸变和应力集中,促进了缺陷和位错的形成和运动,降低材料的屈服强度和抗拉强度。基于计算结果,对FeCrAl单晶体系建立了基于F-B方程的本构模型,拓展了计算结果的应用范围。     

易拉罐用铝材的锯齿屈服现象

在应变速率为5.56×10-5～5.56×10-3 s-1的范围内,从223～773 K,每间隔25 K的温度下对易拉罐用铝材进行系列拉伸实验,探索其锯齿屈服规律.结果表明:易拉罐用铝材在形变过程中会出现动态应变时效现象;在给定的应变速率下,动态应变时效仅发生在一定的温区;在该温区内,应变速率敏感性出现了负值,强度出现了一个平台;并存在临界应变量转折温度Tt,在温度低于Tt的温区,动态应变时效是由于Mg溶质原子气团与位错交互作用的结果;在温度高于Tt的温区,存在两个相反的热激活过程,一是溶质原子运动至位错并钉扎位错;另一个过程是吸收源吸收溶质原子减弱对位错的钉扎作用.     

V-5Cr-5Ti合金的内耗特征研究

研究了不同处理状态下V-5Cr-5Ti合金的内耗特征,并结合微观缺陷的作用机制对内耗峰进行分析。利用倒扭摆仪和多功能内耗测试仪进行内耗测试,采用X射线衍射(XRD)分析相结构,扫描电镜(SEM)观察微观组织。研究结果表明,V-5Cr-5Ti合金制备过程中无法完全消除C、O、N等杂质元素,这些元素会以间隙原子或沉淀相颗粒形式存在,进而影响合金的微观组织缺陷。在不同的处理状态下,杂质元素的不同存在形式会使合金的内耗会产生不同的变化特征。根据内耗机制,所有的内耗峰均可以由应力作用下微观缺陷的运动来揭示,比如点缺陷、位错、晶界等。     

Mg元素对Al-Mg-Si/SiC_p复合材料再结晶形核过程的影响（英文）

通过内耗、高角环形暗场像扫描透射电子显微镜(HADDF-STEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等技术手段,研究两种不同Mg含量的冷变形Al-Mg-Si/Si C_p复合材料的再结晶形核过程。实验结果表明,固溶态冷变形Al-Mg-Si/Si C_p复合材料中溶质原子与位错相联,形成溶质原子气团。在再结晶过程中,Mg含量较高的复合材料中与位错相联的溶质原子气团的数量更多,对复合材料再结晶形核过程有更大的阻碍作用,因而Al-Mg-Si/_3Si C_p/2Mg复合材料的再结晶内耗峰峰温高于Al-Mg-Si/_3SiC_p复合材料的再结晶内耗峰峰温。     

高溶质含量Cu-Ni-Si合金热压缩变形行为研究

电连接器用铜合金为目前5G通讯、新能源汽车等领域的重要材料,Cu-Ni-Si系合金因其优异的力学电学性能、良好的抗应力松弛性能成为该研究背景下广泛应用的材料。目前尚缺乏热变形制度对该合金显微组织影响机理的研究。本文研究了变形温度在600～950℃、应变速率在0.01～10.00 s^-1条件下的高溶质含量Cu-Ni-Si合金铸锭的热变形行为,发现在高应变速率下,硬化和软化在变形过程中交替占据主导地位,流变应力呈“波浪形”变化。建立了合金的热变形本构方程和热加工图,获得了高溶质含量Cu-Ni-Si合金的热变形温度为900～950℃,探究了不同变形条件下合金热变形过程的软化机制。结果表明,在950℃低应变速率时,合金的再结晶主要以晶界弓出形核的不连续动态再结晶为主,而在应变速率较高时,主要发生位错转动合并形成新的大角晶界的连续动态再结晶。     

喷射共沉积SiCp增强6061Al MMC的阻尼特性及位错阻尼机制

采用喷射共沉积方法制备了６０６１Ａｌ／ＳｉＣｐＭＭＣ,并对其阻尼机制进行了研究。发现在试验测量范围内Ｑ－１对ｆ和ｔ敏感,对Ａｍ没有依从性,Ｍ随ｔ变化只表现为线性下降,无明显软化现象,且６０６１Ａｌ／ＳｉＣｐＭＭＣ的阻尼能力比６０６１Ａｌ至少高一个数量级。６０６１Ａｌ／ＳｉＣｐＭＭＣ在试验测量温度范围内,位错阻尼起主要作用。在低应变条件下,随温度的升高,由于热激活作用,位错阻尼在不同的温度段表现出不同的作用机制,可描述为：位错弓出→溶质原子和气团协同位错运动→位错从溶质原子脱钉并拖曳气团运动→长位错摆脱气团在强钉扎下运动→位错脱钉。