含钪超高强铝合金在应变速率10^(-3)s^(-1)下的热流变及动态再结晶行为

采用等温热压缩实验和电子背散射衍射分析技术,研究了Al-11.1Zn-2.3Mg-2.0Cu-0.05Sc合金在应变速率10^(-3)s^(-1),变形温度653~733 K条件下的热流变及动态再结晶行为,建立动态再结晶临界应力、临界应变、相对含量、晶粒平均尺寸的拟合方程。结果表明:相关特征参数的拟合方程可以较好地描述含钪铝合金在实验条件范围内的动态再结晶行为。变形温度的升高会增加晶粒内部的取向差,减弱晶粒沿法向的择优取向,有助于动态再结晶的发生。动态回复是含钪铝合金的主要软化机制。随着温度的变化,铝合金微观组织存在不连续动态、连续动态及几何动态三种再结晶机制。

高应变速率下TB6钛合金在绝热剪切带内的晶粒瞬间细化机制

采用分离式霍普金森压杆装置对TB6钛合金帽型试样进行室温动态加载试验,通过微观组织表征技术对绝热剪切带内的微观结构特征进行观察,研究高应变速率下TB6钛合金绝热剪切带内的晶粒瞬间细化机制。TEM观察结果表明:绝热剪切带中晶粒的瞬时细化是三种机制共同作用的结果。第一种机制是由于位错的快速运动、增殖以及塞积促使晶粒内部产生应力集中现象,最终在此现象的作用下形成裂纹、断裂以及细晶;第二种机制是通过增大晶粒内部的颈缩程度迫使细晶形成;在转动态再结晶机制的作用下,绝热剪切带的中心区域形成100nm的细小等轴晶。

Ti-2.5Al-2Zr-1Fe在慢应变速率下的氢脆行为与机理研究

通过慢拉伸、恒位移等加载方法,评估了含氢Ti-2.5Al-2Zr-1Fe合金的力学性能衰减行为及氢脆敏感性的变化.利用扫描电子显微镜对断口微观形貌特征进行了分析,并采用二次离子质谱仪对氢的宏观分布进行了表征,揭示了断口脆性区域与氢宏观分布之间的内在联系.此外,结合位错载氢运动模型及扩散方程,探讨了氢的扩散机制以及慢应变速率对氢扩散过程产生的影响.为了进一步探索氢化物的存在性,利用透射电子显微镜对表面高氢浓度层和裂纹尖端及其附近物相进行了表征分析,最终未发现氢化物相的析出,综合上述实验数据和微观物相结构分析,对Ti-2.5Al-2Zr-1Fe合金的氢脆机制进行了探讨,认为该合金的氢脆机制由HEDE机制主导.

不同加载路径和应变速率下挤压Mg-8.0Al-0.1Mn镁合金的力学响应行为

采用准静态压缩,对不同加载路径和应变速率下挤压Mg-8.0Al-0.1Mn镁合金的力学响应行为进行了研究,加载应变速率为0.0001 s^(-1)、0.001 s^(-1)、0.01 s^(-1)、0.1 s^(-1)和0.33 s^(-1),加载路径为沿挤压方向(Extrusion direction,ED)和垂直挤压方向(Transverse direction,TD),固溶工艺分别为350℃保温6 h和410℃保温6 h。结果表明挤压Mg-8.0Al-0.1Mn镁合金的力学响应行为具有较强的各向异性。沿TD压缩的应力-应变曲线呈“C”形,在特定应变速率下还出现了不同类型的锯齿状波动;沿ED压缩的应力-应变曲线则为“S”形,仅在塑性失稳阶段产生了剧烈的锯齿状波动。加载应变速率越低和晶粒尺寸越小,Portevin-Le Chatelier(PLC)越显著。当加载应变速率为0.0001 s^(-1)时,PLC锯齿随加载应变的增加逐渐由A型转变为B型,最后演变为C型。沿ED压缩变形后,晶粒仍近似呈等轴状,但产生了多组相互平行的形变孪晶;沿TD压缩时除产生了一组相互平行的形变孪晶外,部分晶粒中还出现另一组与之交叉的形变孪晶。相比之下,沿TD压缩的协调变形能力较弱,需要晶界和孪晶界转动来协调各晶粒间的变形,导致晶粒及孪晶均出现了明显的扭曲。

应变速率对纳米杆断裂分布与初始滑移分布相关性的影响

金属纳米材料具有独特的物理和化学性质,因此被广泛应用于各种领域的器件制造中。然而,纳米尺度下材料性能表现的外在响应具有很大的不确定性,应变速率是一个重要的影响因素。为了深入探究金属纳米材料机械力学性能对应变速率的响应以及纳米杆断裂失效与初始微观结构之间的关系,本文构建了金属纳米杆模型,并通过分子动力学模拟研究了单晶Cu纳米杆在不同应变速率下拉伸的形变过程。利用基于密度的噪声应用空间聚类(DBSCAN)机器学习算法,获得了初始微观结构缺陷的位置。在对比了每个速率300个样本,共计2700个样本后,得出纳米杆断裂位置与初始滑移分布的相关性特征。结果表明,当应变速率高于0.08%ps^(-1)时,初始滑移主要分布在纳米杆两端,但断裂位置分布却集中在中间。随着应变速率的降低,初始滑移分布则愈发均匀,断裂位置分布则更趋向于两端。而纳米杆的断裂强度和塑性形变能力则随着应变速率的提高而提高。这一研究结果可以为金属纳米材料的设计和制造提供有价值的参考。

超临界水环境中应变速率对国产镍基合金应力腐蚀开裂敏感性的影响

采用慢应变速率试验(SSRT),研究了不同应变速率下国产镍基合金C-HRA-1在650℃、25MPa超临界水环境中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的断口形貌和表面裂纹形貌,采用能谱仪(EDS)分析了裂纹尖端附近的元素组成及分布。结果表明:在不同应变速率下,C-HRA-1均表现出SCC敏感性,随着应变速率的降低,SCC敏感性逐渐升高;在应力腐蚀过程中,裂纹的形成与扩展受氧化和力学耦合作用的影响,裂纹尖端发生了晶界氧化,裂尖结合力降低,从而导致裂纹扩展。

奥氏体转变温度以上变形时应变速率对低碳钢动态软化行为的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机,将一低碳微合金钢在Ac3温度以上(950℃)进行了4种不同的应变速率(10、7、3、1 s^(-1))的压缩变形,然后淬火处理。对高温变形的应力应变曲线用双微分法进行变换,发现材料变形过程中主要有两种软化机制,分别为动态相变和动态再结晶,随变形速率的增加,材料发生软化的两个临界应力呈线性升高的趋势;两个临界应变则随应变速率变化不大。用金相显微镜观察观察了材料淬火后的金相组织,发现材料内的Widmanstätten铁素体板条宽度随应变速率的增加而逐渐变细,多边形铁素体的数目随应变速率的增加而增加;Widmanstätten铁素体板条一般为平行或垂直关系,而垂直关系的Widmanstätten铁素体板条并不呈现严格的直角,而是偏离一定的角度。

轧制应变速率对Mg-1%Al合金组织、阻尼和力学性能的影响

在不同应变速率下轧制Mg-1%Al合金板材,研究了轧制应变速率对Mg-1%Al合金显微组织、力学性能和阻尼性能的影响。随着轧制应变速率增加,Mg-1%Al合金的平均晶粒尺寸和再结晶体积分数增加;抗拉强度、屈服强度和织构强度减小;延伸率先升高后降低,在应变速率20 s^(-1)时达到最高,为25.33%。随着应变速率增加,室温阻尼性能增加,应变速率30 s^(-1)下应变振幅0.1%时阻尼值为0.061,是应变速率15 s^(-1)时的1.5倍。应变速率一定时,阻尼性能随着频率增加而降低。

应变速率对TB6钛合金绝热剪切敏感性的影响

在室温下采用分离式霍普金森压杆对TB6钛合金帽型试样进行动态加载,研究了应变速率对TB6钛合金绝热剪切敏感性的影响。结果表明,应变速率1950~2510 s^(-1)时,4组试样均表现出明显的应变硬化效应;在绝热温升作用下,4组试样均发生热塑失稳形成绝热剪切带;受冲击载荷和材料晶粒尺寸影响,基体和绝热剪切带之间的过渡区域变形梯度不明显;热剪切带内100 nm等轴晶的形成是旋转动态再结晶机制作用的结果。通过观察金相、表征绝热剪切敏感性及计算扩展能发现,TB6钛合金绝热剪切敏感性随应变速率增加而增加。

高应变速率下铸态ZM6镁合金的力学行为研究

利用分离式霍普金森压杆对铸态ZM6镁合金进行高应变速率的动态力学压缩实验,并对ZM6镁合金的力学性能和微观组织进行了研究分析。结果表明,在试样解体之前,随着冲击载荷的提高,试样的应变速率及最大应变不断提高。从真应力-真应变曲线中发现,铸态ZM6镁合金表现出明显的正应变率强化现象,并且随着应变速率的提升,加工硬化效果显著,最高抗冲击强度达到328.1 MPa。通过微观组织分析,铸态ZM6镁合金在高应变速率下的断裂方式为脆性断裂。

基于HyperMesh应变速率对零件材料性能影响分析

车身在碰撞过程中,不同位置零件材料发生变形的应变速率差异较大,这对材料的性能产生重要影响。选取汽车结构件常用材料HC300LA为研究对象,获取材料在不同应变速率下的高速拉伸性能;通过断口形貌和组织变化的观察,对材料不同应变速率下的特性进行分析;获取材料吸能和韧窝尺寸等与应变速率之间的关系;基于Johnson-Cook模型建立材料的动态力学性能本构方程;基于HyperMesh搭建拉伸试样仿真分析模型,通过施加位移,获取整个过程力-位移曲线,并与试验测试结果进行对比,以此对材料应变速率相关的本构模型进行验证。对比分析结果可知:所研究的材料HC300LA具有较强的正应变速率敏感性,力学性能呈现增强的趋势;材料的断裂吸能能力和断口韧窝变得更大更深,并且韧窝的分布更加密集;考虑应变速率影响的材料本构模型,拉伸过程仿真分析与试验测试结果的最大力和最大位移保持基本一致,误差控制在4%以内,而且力-位移的变化趋势保持一致;分析结果表明,在碰撞分析时,不能忽略应变速率对材料的影响;同时表明前述分析模型是可靠的,为此类研究提供重要参考。

应变速率对X80管线钢应力腐蚀的影响

利用慢应变速率拉伸试验研究了应变速率对X80管线钢在土壤模拟溶液中的应力腐蚀的影响。采用的模拟溶液以我国西北部碱性土壤的化学成分为基础,在不同应变速率条件下进行试验。样品断裂后利用扫描电镜对断口形貌以及断口侧面二次裂纹进行观察。研究结果表明:X80钢在1.0×10-6s-1应变速率下表现出最高的应力腐蚀敏感性。低于该应变速率下,应力腐蚀敏感性略有降低;而高于该应变速率下,应力腐蚀敏感性明显减小。不同应变速率下应力腐蚀敏感性的差异主要是由应力腐蚀过程中腐蚀和力学作用的影响程度不同造成。应变速率低于1.0×10-6s-1时,腐蚀作用影响更大,较长的腐蚀时间造成裂纹被腐蚀,裂纹扩展受到影响,因此应力腐蚀敏感性略有降低。当应变速率高于1.0×10-6s-1时,力学作用主导整个过程,形成的裂纹没有受到足够腐蚀的情况下,在力学作用下发生快速机械扩展、断裂,因此产生了明显降低的应力腐蚀行为。

应变速率敏感系数(m值)测试方法探讨

采用速度突变法、等应变速率拉伸法测定了应变速率敏感系数 (m值 )。探讨了拉伸速度的变化和不同变速位置对m值测试结果的影响。结果表明 ,增加试验速度 ,使m值测试结果提高。在相同的试验条件下 ,对不同材料的m值进行了测试分析。

工艺参数对高速拉丝应变速率影响研究

现代电缆生产中高速拉丝机上的电线拉丝大大增加了所需的拉丝模具数量,本文给出了拉伸速度对应变速率和塑性变形抗力的影响结果。研究了工艺参数即拉拔速度、模具半角、线材直径和单次应变对金属变形率的影响。研究发现,在选择工艺参数时,以均匀应变原理为指导,通过将单应变与半角模具相匹配,并根据文中给出的公式计算摩擦系数,可以提高拉模阻力,实现快速拉模。

TA15合金应变速率循环超塑性研究

采用应变速率循环法研究了TA15合金的超塑性。在变形温度分别为850、900、950℃,应变速率范围为1×10-5s-1～1×10-3s-1的试验条件下,讨论了工艺参数对流变应力、m值及其超塑性的影响。结果表明,TA15合金具有较好的超塑性,最佳变形温度为900℃,伸长率为412%。

应变速率对304L焊接件应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸试验方法（SSRT）,研究了在氯离子和充氧环境下不同应变速率对304L焊接件在模拟一回路高温高压硼锂水介质中应力腐蚀开裂的影响。结果表明：当应变速率较高时（1~4.17×10-5s-1）,主要表现为材料的机械拉伸性能。当应变速率较低时（4.17×10-6~8.33×10-8s-1）,主要为脆性断裂。304L焊接件的应力腐蚀敏感性随着应变速率的降低而逐步增加,当应变速率为4.17×10-7s-1时,304L焊接件的应力腐蚀敏感指数达到最大值37.4%,进一步降低应变速率为8.33×10-8s-1时,应力腐蚀敏感指数几乎不变,但是至断时间却从116.7 h增加到584 h。当应变速率为4.17×10-6s-1时,对材料的应力腐蚀敏感性区分度较高,且试验时间长短合理。大部分断口位于焊缝和热影响区,在拉伸试验过程中,焊缝和热影响区发生了巨大形变,能观察到大量滑移带,焊缝和热影响区是整个焊接件的薄弱环节。

TA15合金应变速率循环超塑性研究

采用应变速率循环法（基于时间间隔）研究了TA15合金的超塑性。在变形温度分别为850，900，950℃，应变速率范围为5×10^-6～5×10^-4s^-1的实验条件下，考察了工艺参数对流变应力、m值及其超塑性的影响。结果表明，TA15合金具有较好的超塑性，最佳变形温度为900℃，伸长率为846％。

金属材料高应变速率拉伸试验的应用及现状

随着汽车开发周期的缩短,材料基础数据库的需求越来越迫切,钢材在动态条件下的力学性能检测变得尤为重要。不同试验室采用的测试标准、设备及数据处理方法不同,生成的数据通常不具有可比性。为了提高金属材料在高应变速率拉伸试验条件下的数据质量,对高速拉伸试验中的测试标准、试验设备、数据处理方法等关键试验要素进行了详细的分析。结果表明:高应变速率拉伸试验在试验设备和试验标准方面都需要进行一些改善。

未硫化橡胶应变速率相关行为的试验研究和本构模型(一)

通过在不同应变速率条件下开展的一系列拉伸试验,其中包括单调拉伸试验、多级松弛试验和循环蠕变试验,研究了未硫化橡胶的应变速率相关行为特性。此外,在进行加载/卸载拉伸循环试验时,每次循环改变应变速率,观察材料特性与变形历程的相关性。通过分析和观察拉伸试验的结果,提出了与应变速率相关的未硫化橡胶粘弹性-粘塑性本构模型,表征在试验中观察到的非线性粘度和与过程相关的恢复特性。通过引入以发展方程形式表示的附加内部变量,实现了对未硫化橡胶应变速率相关和过程相关的行为特性的表征。在识别确定材料参数的基础上,使模型描述的结果与试验观测到的现象基本相符。最后,应用轮胎胎胚成型过程和胎胚装入硫化模具过程的有限元仿真模型,对本文提出的本构模型进行了评价。

应变速率对建筑结构用钢高温热塑性的影响

高性能建筑用钢可有效提升材料力学性能,研究中对材料的高温热塑性进行了分析,选择通过热模拟和显微观察方式研究低合金高性能建筑结构用钢在不同应变速率下的变化情况。研究结果表明:在10-3s-1低应变速率下,充足的变形时间导致铁素体析出量更多,从而出现了塑性低谷;在10s-1应变速率下,塑性低谷随即消失,在1 000℃~1 200℃范围内,断面收缩率随温度提高而逐渐降低,热塑性变形得到明显改善。