滑移取向对循环形变Al单晶的应力响应,内耗和超声衰减的影响

本文报道了不同取向Al单晶体在循环形变过程中的应力响应、内耗和超声衰减的变化及它们之间的关系,试验结果表明,循环应力σ、内耗Q~(-1)和超声衰减△α对晶体取向有明显的依赖性,单滑移取向和多滑移取向晶体之间,上述三量的差别很大,对同一取向晶体,σ增加对应着Q~(-1)减少和Δa增加,但Δa达到最大值需要的循环周次少于σ达到最大值所需的循环数,而Q~(-1)与σ则基本上同时达到最低值和最大值。     

高纯Al中出现的二次循环硬化与沿晶开裂

对充分退火的、晶粒尺寸超过10 mm的99.999%纯Al试样在Schenck试验机上进行了恒应变幅的对称拉-压疲劳试验。应变幅的范围从2.82×10~(-4)到6.1×10~(-3)。测量了各个循环之后的拉、压半周的峰值应力。在所用应变范围内,都观察到二次循环硬化,并在大约3.0×10~(-3)的应变幅处有一个最大值。金相和电子扫描显微镜的观察表明,在高应变幅下,在晶界区域内产生不同的塑性应变,导致与穿晶裂纹联接的晶界滑动和迁移。在同一断裂面上存在不同型式的疲劳条纹。作为简单的讨论。假定二次硬化是二次滑移和晶界滑动过程中局部硬化的结果。     

金属Ti的应力弛豫行为

工业纯Ti多晶体在不同拉伸形变量下的应力弛豫研究表明,应力弛豫行为与形变量有关。应力弛豫量Δσ在一定的应力范围内与应力的递降幅度无关,在固定的弛豫时间t_R内与弛豫开始时的应力水平σ_(ao)有关;反馈(临界)应力σ_c和流变应力σ_o具有相同的变化规律;在小形变范围内,作用在材料内部位错上的有效应力σ~*随形变量的增加而增加,在较大形变范围内基本保持不变。     

不锈钢在循环形变中的Bauschinger效应及其位错结构

两种处理的Cr-Mn-N不锈钢在室温下进行了对称的拉压循环形变试验,所使用的应变范围从0.008到0.024,测量了不同循环周次后的拉半周和压半周的屈服应力σ_(0.2f)和σ_(0.2r),峰值应力σ,并记录了应力-应变滞后回线。从σ_(0.2f)和σ_(0.2r)计算出不同循环周次后的Bauschinger效应强度差别因子(BSDF),从滞后回线计算出各种周次的能量损耗△E。结果指出,两种制度处理的试样在不同的循环应变幅下,三个参量σ,△E和BSDF都表现出明显不同的两个阶段. 在应变范围0.012下经受不同循环周次的试样做了透射电镜观察,表明位错主要堆积在晶界,并存在大量的形变孪晶.合金中的氮含量有效地降低了合金的层错能,位错的交滑移和攀移受到一定程度的抑制,因而循环形变的稳态位错结构,即位错胞和驻留滑移带中的位错墙,只有在接近寿命或断裂后的试样中才能观察到.     

粗晶纯Al多晶材料的循环形变——Ⅱ.断口形貌

对粗晶纯Al多晶体的疲劳断口进行了扫描电镜分析,在应变控制循环形变下,晶粒粗大而延性很好的金属的疲劳断口具有某些特征:断裂源少而集中,断裂源附近裂纹呈扇形扩展,疲劳条纹为循环解理刻面,每一条纹由较宽的解理刻面和窄的解理台阶两部分组成,台阶往往由于塑性形变而钝化;在裂纹扩展第Ⅱ阶段的疲劳条纹清晰、连续,布满裂纹扩展第Ⅱ阶段的整个区域,不同水平面形成的条纹间以“麻花形”的条带连接;多处观察到沿条纹形成的二次微裂纹,有些已发展成二次宏观裂纹,并有二次疲劳条纹;在断口上可观察到解理小舌台;断口上无最后拉断的静断区,对疲劳条纹的形成机制进行了初步的探讨。     

CYCLIC DEFORMATION OF COARSE GRAINED POLYCRYSTALLINE PURE Al Ⅱ. FRACTURE SURFACE MORPHOLOGY

对粗晶纯Al多晶体的疲劳断口进行了扫描电镜分析,在应变控制循环形变下,晶粒粗大而延性很好的金属的疲劳断口具有某些特征:断裂源少而集中,断裂源附近裂纹呈扇形扩展,疲劳条纹为循环解理刻面,每一条纹由较宽的解理刻面和窄的解理台阶两部分组成,台阶往往由于塑性形变而钝化;在裂纹扩展第Ⅱ阶段的疲劳条纹清晰、连续,布满裂纹扩展第Ⅱ阶段的整个区域,不同水平面形成的条纹间以“麻花形”的条带连接;多处观察到沿条纹形成的二次微裂纹,有些已发展成二次宏观裂纹,并有二次疲劳条纹;在断口上可观察到解理小舌台;断口上无最后拉断的静断区,对疲劳条纹的形成机制进行了初步的探讨。     

CYCLIC DEFORMATION OF COARSE GRAINED POLYCRYSTALLINE PURE Al Ⅰ. SLIP CHARACTERISTICS

研究了粗大晶粒(直径10mm以上)纯Al多晶材料在循环形变中的滑移行为,与一般的多晶材料(晶粒大小为微米量级)的滑移行为比较有如下特点:(1)在一个晶粒内存在由于不同滑移系统的开动所造成的不同滑移区,可称之谓形变畴或滑移畴;在同一畴区内也可有几个滑移系统同时或先后强烈地操作,在试样表面形成美丽而整齐的滑移图像。(2)对于较大∑值或随机晶界结构,晶界对滑移形变的影响区约在距离晶界50—120μm的范围内。这类晶界往往在疲劳寿命早期就可萌生裂纹。晶界迁移、晶界滑动现象也能经常观察到;对那些低∑值的重位晶界,一般情况下滑移线都能连续地穿越晶界,在晶界区的形变不协调性小,这样的晶界往往不易成为裂纹的萌生地点。(3)三叉晶界的节点抑制了晶界滑动,是形变不协调较大的区域,造成较大的应力集中,尤其三条晶界中的高∑值的或随机的晶界,往往是沿晶开裂的优先部位。     

粗晶纯Al多晶材料的循环形变——Ⅰ.滑移特征

研究了粗大晶粒(直径10mm以上)纯Al多晶材料在循环形变中的滑移行为,与一般的多晶材料(晶粒大小为微米量级)的滑移行为比较有如下特点:(1)在一个晶粒内存在由于不同滑移系统的开动所造成的不同滑移区,可称之谓形变畴或滑移畴;在同一畴区内也可有几个滑移系统同时或先后强烈地操作,在试样表面形成美丽而整齐的滑移图像。(2)对于较大∑值或随机晶界结构,晶界对滑移形变的影响区约在距离晶界50—120μm的范围内。这类晶界往往在疲劳寿命早期就可萌生裂纹。晶界迁移、晶界滑动现象也能经常观察到;对那些低∑值的重位晶界,一般情况下滑移线都能连续地穿越晶界,在晶界区的形变不协调性小,这样的晶界往往不易成为裂纹的萌生地点。(3)三叉晶界的节点抑制了晶界滑动,是形变不协调较大的区域,造成较大的应力集中,尤其三条晶界中的高∑值的或随机的晶界,往往是沿晶开裂的优先部位。