基于同步辐射X射线的SiC颗粒/Al复合材料变形损伤

通过原位X射线成像系统研究了两种SiC粒径配比（45 μm和（45+100）μm）对70vol% SiC颗粒（SiC_P）/Al复合材料变形损伤行为的影响。在准静态压缩加载下,利用X射线数字图像相关方法（XDIC）计算了SiC_p/Al复合材料在不同变形阶段的应变场分布。宏观应力-应变曲线表明,因颗粒尺寸引起的SiC_p/Al复合材料的强度差异较小,但粒径配比为45 μm的SiC_P/Al的延展性明显优于（100+45）μm的SiC_P/Al。细观应变场分析表明,粒径配比为（100+45）μm的SiC_P/Al比45 μm的SiC_P/Al更早出现变形损伤带,且前者在变形后期其应变场不均匀性更高。这是由于（100+45）μm SiC_P/Al中更早在大颗粒附近出现应变集中点,而且这些集中点会迅速长大和汇聚进而形成宏观裂纹,导致材料更早失效和破坏。因此,减小颗粒尺寸和促进颗粒均匀分布有利于提高颗粒增强金属基复合材料的延展性。断口回收分析表明:两种颗粒尺寸的SiC_P/Al复合材料的断裂模式都属于脆性断裂,且断口中都发现有颗粒破坏和界面脱粘现象存在。      

高应变速率下等径角挤压高纯粗晶铝中的形变孪晶与退火孪晶

在室温下对铸态高纯粗晶铝进行一道次高应变率动态等径角挤压(D-ECAP)变形,利用电子背散射衍射技术(EBSD)研究挤压过程中所形成的孪晶。结果表明:利用D-ECAP能够在粗晶铝中同时制备出形变孪晶和退火孪晶,但两者在形态、Kernel平均取向差(KAM)以及与相邻晶粒的取向差三个方面存在较大差异。D-ECAP高应变率和大剪切变形使高层错能铝中形成了百微米级的形变孪晶,形变孪晶的形态为透镜状,后续变形使得孪晶界偏离∑3 60°〈111〉取向关系且KAM值主要集中于0.6°~1.8°。高应变率剪切变形下形成的大量层错和复杂的位错组态以及高形变储存能在变形温升的作用下促进了退火孪晶的形成。退火孪晶的形态较不规则,但孪晶界的取向关系更接近于∑3 60°〈111〉且KAM值主要集中于0.2°~0.5°。     

室温动态等径角挤压CP-Ti的变形孪晶研究

室温下运用动态等径角挤压(D-ECAP)技术实现了工业纯钛(CP-Ti)在L型模具内的高应变率剪切变形,结合电子背散射衍射(EBSD)技术研究了CP-Ti动态剧烈塑性变形过程中的孪生行为。结果表明,D-ECAP变形在CP-Ti中激发了大量的一次■孪晶,同时生成了少量的一次■孪晶。在单个晶粒内部,一次■压缩孪晶和一次■拉伸孪晶分别存在四种和两种孪晶变体,以一次■压缩孪晶和一次■拉伸孪晶为基体可进一步激发二次■孪晶以及三次■孪晶,其中二次■孪晶均存在两种孪晶变体。     

电解抛光工艺对工业纯钛表面特性的影响

选用高氯酸与甲醇混合溶液作为电解液,在-32℃下对预压缩工业纯钛电解抛光3 min。探讨了电解抛光电压和电流密度对纯钛表面特性的影响。采用基于扫描电镜的电子背散射衍射(EBSD)和数字图像相关(DIC)原位法,研究了预压缩工业纯钛中的退孪晶变形。当电解抛光电压和电流密度分别为16 V和8.3～9.3 mA/mm~2时,EBSD花样标定率和DIC相关性均最好。工业纯钛退孪晶变形表现为较大尺寸孪晶的侧向变窄,部分小尺寸孪晶消失,孪晶附近应变集中。     

200系奥氏体不锈钢热轧裂纹的产生原因及其工艺改进

采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等对200系奥氏体不锈钢在轧制过程中出现裂纹的原因进行了分析;在此基础上,运用Gleeble 1500D型热模拟试验机对该系钢进行了高温拉伸试验,获取热变形数据以改进生产工艺。结果表明:网状分布的铁素体是热轧开裂的主要原因,断口周围的夹杂物、σ相、碳化物、氧化物和金属间化合物是开裂的另一诱因;为避免开裂,应严格控制轧制温度范围,D11和J4钢的控制在(1 200±25)℃,D7钢为(1 100±25)℃,终轧温度保持在950℃以上。     

ECAP形变对高纯铝微结构及冲击层裂损伤的影响

在高应变率冲击载荷下,金属材料的主要失效方式之一是层裂损伤。为探讨微结构对层裂损伤的影响,本文利用等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)技术制备了不同微结构的高纯铝,并对改性后的高纯铝进行平板撞击实验,通过电子背散射衍射表征加载后样品的孔洞分布和晶界取向差。研究发现:高纯铝在ECAP挤压变形过程中发生动态再结晶和动态回复,导致采用ECAP技术无法获得超细晶高纯铝;降低挤压温度可抑制动态再结晶,并得到尺寸相对较小的晶粒(约50 μm)。平板撞击实验结果表明,晶粒尺寸对弹性极限、层裂强度等宏观力学性能影响较小。回收样品分析表明,大晶粒样品中孔洞尺寸大而数量少,小晶粒样品中孔洞尺寸小,但数量多。孔洞在晶界(沿晶孔洞)及晶界附近(晶内孔洞)均可成核。晶内孔洞比沿晶孔洞数量多但尺寸小。大角度晶界比小角度晶界更容易导致沿晶孔洞成核,而晶内孔洞倾向于在45°～55°晶界附近成核。