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。     

原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响

室温下,对923 及1023 K退火1 h所得的不同原始晶粒尺寸的工业纯钛进行ECAP变形。通过TEM、EBSD、室温拉伸和显微硬度测试研究原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响。探讨纯钛ECAP变形孪生行为和变形机制。结果表明,退火温度越高,原始晶粒尺寸越大。1道次变形后,1023 K退火纯钛的晶粒细化效果更显著。4道次变形后,923 K退火纯钛的组织更细小均匀。随着变形道次的增加,屈服强度不断增大,1道次变形后增幅最大,约为100%,且原始晶粒尺寸越大,强度增幅越大。纯钛ECAP变形机制包括位错滑移和孪生,原始晶粒尺寸越大,孪晶数量越多。     

Zn元素对Mg-Sr镁合金显微组织、力学性能及腐蚀行为的影响

镁锶系列镁合金是最有前景的生物可降解金属材料之一。锶具有促进成骨和再生的作用,具有良好的生物相容性。但是镁锶合金具有强度不足、降解快速等缺点。添加适量的人体营养元素Zn在Mg-2Sr合金中,通过锌在镁合金中的固溶作用来细化晶粒以提高Mg-2Sr合金的强度和塑性。在模拟体液浸泡降解过程中,Mg-2Sr-2Zn合金生成的腐蚀保护层较致密,阻碍了浸泡过程中氯离子渗透,从而具有较好的耐蚀性。     

工业纯锆的低周疲劳特性及寿命预估

通过轴向对称应变控制法对工业纯锆的低周疲劳性能进行研究，讨论了工业纯锆的循环应力-应变响应、软硬化特性、累积滞后规律、疲劳寿命以及塑性应变能的影响。结果表明：在总应变幅大于0.5%时工业纯锆均表现出循环硬化；工业纯锆疲劳寿命满足Basquin-Coffin-Manson经验关系式，其过渡寿命为1548周；利用塑性应变能对疲劳损伤进行了有效评估，总应变幅度越低，滞回曲线面积越小，即塑性应变能越低，疲劳寿命越长；疲劳断口呈现明显的疲劳辉纹特征，随总应变幅的增加疲劳辉纹的数量减小宽度增加。     

工业纯钛在盐酸中的腐蚀行为

采用浸泡试验和电化学试验研究了工业纯钛TA1在盐酸溶液中的腐蚀行为。研究表明,随着温度和HCl浓度升高,TA1的自腐蚀电位降低,钝化区电流密度增加,腐蚀速率上升;加入铁离子后,TA1的自腐蚀电位上升,钝化区电流密度减小,斜率减小,腐蚀速率显著降低。     

135°ECAP+旋锻变形工业纯钛的热稳定性研究

对经过135°ECAP+旋锻变形后的工业纯钛100,150,200,250,300,350,400,450℃和500℃下保温1h退火。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉伸试验机及显微硬度仪等技术研究ECAP+旋锻变形工业纯钛退火后的组织与性能变化。结果表明:在400℃以下退火时,显微组织中位错密度降低,晶界逐渐清晰,变形组织未发生明显变化,材料的抗拉强度和显微硬度略有降低,伸长率增加不明显;在400℃以上退火时,随着退火温度的升高,发生再结晶,晶粒尺寸明显增大,平均晶粒尺寸约为5μm,材料的抗拉强度和显微硬度均出现明显降低,伸长率增加。拉伸断口表明,ECAP+旋锻变形退火后工业纯钛的拉伸断裂均为韧性断裂。随着退火温度的升高,韧窝尺寸变大,韧窝深度变深。     

基于“成果导向”理念和“微助教”平台的材料分析检测技术课程教学改革

剖析了材料分析检测技术课程教学中存在的问题,基于“成果导向”教育理念,借助“微助教”平台,对课程教学目标、教学内容、教学方法、考核方式等进行改革。学生参与度显著加强,课程教学效果明显改善。     

室温等径弯曲通道变形工业纯钛的组织及性能研究

采用两通道夹角Φ=120°,外圆角Ψ=20°的模具,在室温下成功实现了工业纯钛单道次等径弯曲通道变形（ECAP）,并对变形试样进行（200～500）℃×0.5h退火,研究了试样显微组织和力学性能。结果表明,工业纯钛经单道次ECAP变形后,组织内存在大量的形变孪晶;晶粒碎化成板带状组织;屈服强度和显微硬度显著提高,并保持了足够的塑性;退火温度低于300℃时,显微硬度下降缓慢;高于300℃时,显微硬度显著下降。     

120°模具室温ECAP制备工业纯钛的热压缩变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上对室温120°模具等径弯曲通道变形(ECAP)制备的平均晶粒尺寸为200nm的工业纯钛(CP-Ti)进行等温变速压缩实验,研究超细晶(UFG)工业纯钛在变形温度为298～673K和应变速率为10-3～100s-1条件下的流变行为。利用透射电子显微镜分析超细晶工业纯钛在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:流变应力在变形初期随应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;随变形温度的升高和应变速率的降低,应变速率敏感性指数m增加,晶粒粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒数量逐渐增加;超细晶工业纯钛热压缩变形的主要软化机制随变形温度的升高和应变速率的降低由动态回复逐步转变为动态再结晶。     

复合加工制备的超细晶工业纯钛室温蠕变行为研究

采用工业纯钛TA1经等径弯曲通道变形(Equal channel angular pressing,ECAP)+冷轧(Cold Rolling,CR)+旋锻(Swaging)的方法制得晶粒尺寸约为120nm的超细晶工业纯钛,通过单轴拉伸蠕变实验、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等方法,研究室温下超细晶工业纯钛蠕变变形行为及机理。结果表明:在实验应力范围内,超细晶工业纯钛存在明显的室温蠕变现象;随加载应力的升高(640～760 MPa),蠕变量增加,稳态蠕变速率增大(2.8×10~(-7)～1.5×10~(-4)s~(-1));在相同蠕变应力水平(0.8σ_s)下,超细晶工业纯钛稳态蠕变速率(2.8×10~(-7)s~(-1))低于粗晶工业纯钛(8.6×10~(-6)s~(-1)),抗蠕变性能优于粗晶工业纯钛;位错滑移机理是其主要蠕变变形机理,蠕变断裂机制为韧性断裂。