TC17钛合金表面残余应力的点阵式维氏压痕测试

采用点阵式维氏压痕测试方法得到TC17钛合金表面12个测试点的载荷-深度曲线;通过等效材料维氏压痕模型计算合金表面12个测试点的双向残余应力和单向残余应力,将残余应力值代入ANSYS 19.2有限元分析软件中得到载荷-深度曲线,并进行试验验证。结果表明:试验得到表面不同测试点的应力均为残余拉应力;采用有限元方法模拟得到双向残余应力和单向残余应力下的载荷-深度曲线与试验结果吻合较好,载荷-深度曲线的加载曲率的相对误差均小于1.5%,等效材料维氏压痕模型可以准确地预测合金表层单向残余应力和双向残余应力分布。

氢对位错行为影响的原位电镜研究

氢脆可导致金属材料发生无征兆的断裂,造成安全事故。氢脆最主要的特征是氢致材料损失,而位错是金属塑性变形的主要载体,理解氢对金属中位错行为的影响是破解氢脆微观机制的基础。过去的宏观氢脆实验和事后表征无法直接观察位错行为的变化,因此无法将氢-位错的交互作用从复杂的实验现象中解耦出来单独研究,而近些年来快速发展的原位透射电镜技术使得定量研究氢和单根位错的交互作用成为现实。本文简要综述了美国伊利诺伊大学利用原位透射电镜技术在氢对位错行为影响研究方面的经典工作,分析了该系列工作存在的问题,并介绍了西安交通大学针对这些问题设计的新型原位电镜实验方法,利用该方法可以实现有氢和无氢环境中位错运动的定量对比。实验结果发现,氢阻碍铝的位错运动,却促进铁的位错运动,表明氢对位错的影响与材料类型及位错类型相关。

高纯铁的研发进展及展望

高纯铁是指纯度超过99.9%的铁。以高纯铁为原料开发的铁基材料具有比传统铁基材料更优异的性能,如更低的韧脆转变温度和再结晶温度、更好的抗腐蚀性能、更高的最大磁导率以及优良的导电性及低温热传导率,并因此在航空航天、电子信息、电力工业、军事工业等领域具有广阔的应用前景。虽然我国是全球最大的工业铁生产国和消费国,但却缺乏经济高效的高纯铁生产技术,导致所需高纯铁严重依赖进口。回顾并总结了当前世界上最具代表性的4种高纯铁制备方法,即直接还原-熔分精炼方法、电解制备方法、火法提纯制备方法及湿法提纯+火法提纯的联合提纯制备方法,梳理并对比了我国与欧美日等发达国家的高纯铁制备技术研发历程,绘制了当前铁的纯度和市场价格之间的关系图,阐明了杂质元素对合金性能可能造成的负面影响,探讨了国内外高纯铁的未来发展趋势,并结合现状从制备技术的研发、行业标准的建立、应用市场的开拓及相关产业的发展等方面对我国高纯铁工业化制备进行了展望。

基于区域划分和霍夫变换的车牌倾斜校正

针对车牌倾斜会降低字符分割和识别准确率的问题,提出了基于区域划分和霍夫变换的倾斜校正方法。定位后的车牌在垂直方向根据阈值划分成高度相同的等分域,然后通过霍夫变换取得所有区域的最大角度值为水平角度值,同样在水平方向从两侧往中间划分等分域,通过霍夫变换取两侧最大角度值为垂直倾斜角度,对水平倾斜进行双线性插值旋转校正,对垂直倾斜进行错位偏移校正。通过区域划分的方法,可以有效降低霍夫变换搜索的区域,从而提高校正速度。实验结果表明:该算法简单、正确率高、鲁棒性好。

单晶铝的负应变速率敏感性

面心立方金属通常具有较弱的正应变速率敏感性,即流变应力随着应变速率的增加而增加。近年的研究表明,随着晶粒尺寸或单晶样品尺寸减小到微纳米尺度,其正应变速率敏感性显著增加。然而,通过位移速率控制条件下压缩测试,作者发现当单晶铝柱的直径<190 nm左右时,其呈现出反常的负应变率敏感性。分析表明,这一现象的产生是由于在较低应变率下,铝柱内产生的位错容易从表面逃逸,其后续塑性变形由位错表面形核机制主导,流变应力较高;而在较高应变率下,铝柱内产生的位错在从表面逃逸前已发生交互作用,其塑性变形由内部位错增殖机制主导,因而流变应力相对较低。上述发现丰富了人们关于几何尺寸降低对金属加载速率响应行为的认知。

原位电镜力学数据可视化处理软件的开发及其应用

准确的材料工程应力-应变曲线是获得精确力学性能指标如杨氏模量、强度、延伸率的前提条件。然而,在基于电子显微镜的微纳米尺度原位力学实验中,由于被测样品标距外位移、环境参量引起的压头漂移、电信号漂移、热漂移等多种干扰因素的存在,难以直接从力学传感器位移数据获取真实的变形量,给工程应力-应变曲线的定量分析带来了挑战。同时,现有的数据处理过程中,加载图像和力学数据经常来自不同厂商,数据点难以同步,且不能在可视化界面下调整参数。Matv是一款针对此问题设计的数据可视化分析软件,该软件基于材料变形的原位电镜视频与力学数据,通过图像处理算法跟踪样品轮廓变化来准确提取纵向和横向应变数据,同时利用时间特征点精确对应上述应变数据和力学数据,从而帮助用户在图形用户界面下准确、高效地完成原位电镜力学实验数据处理,将数据处理时长从8~16小时缩短至几分钟。该软件的不断完善有望为原位力学的研究者提供高效的工具。