预制孪晶对AZ31镁合金绝热剪切敏感性的影响

为了分析不同孪晶体积分数对材料绝热剪切敏感性的影响,预制具有不同孪晶体积分数的AZ31镁合金。采用分离式霍普金森压杆在200℃、944 s^(-1)条件下对AZ31镁合金帽状试样进行高速冲击试验,采用电子背散射衍射仪和光学显微镜对试样在高应变速率变形前后的微观组织进行观察,计算了试样发生绝热剪切时的吸收能量,比较了绝热剪切带内外的显微硬度。结果表明:不同孪晶体积分数试样内均产生了绝热剪切带,随着孪晶体积分数的增加,绝热剪切带宽度和吸收能量减小,而绝热剪切敏感性增大。

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。

应变速率对Al_(0.4)CoCrFeNi高熵合金绝热剪切敏感性的影响

在室温下利用分离式霍普金森压杆对Al_(0.4)CoCrFeNi高熵合金帽型试样进行动态加载,研究了不同应变速率下Al_(0.4)CoCrFeNi高熵合金的绝热剪切敏感性。结果表明,动态加载前后Al_(0.4)CoCrFeNi高熵合金的晶粒尺寸分别约为100μm、100 nm,相差约3个数量级,动态加载后细小的晶粒尺寸使Al_(0.4)CoCrFeNi高熵合金具有更低的绝热剪切敏感性;Al_(0.4)CoCrFeNi高熵合金绝热剪切敏感性随应变速率增加而增加,在实验范围内,应变速率3 360 s-1时绝热剪切敏感性最高,产生了与动态加载方向成45°、宽约2μm的绝热剪切带,此时临界应变值和单位体积绝热剪切形成能也最小。Al_(0.4)CoCrFeNi高熵合金在高应变率变形过程中晶粒发生明显细化。Al_(0.4)CoCrFeNi高熵合金在动态加载下的绝热剪切归结为材料的热-黏塑性本构失稳。

应力状态对Ti-6Al-4V绝热剪切敏感性的影响

采用分离式Hopkinson压杆技术对双态组织和片层组织Ti-6Al-4V进行了圆柱试样和帽形试样的冲击试验,对比了单轴压缩和压剪复合2种不同应力状态下2种组织钛合金的绝热剪切敏感性差异。结果表明:在单轴压缩状态下片层组织的绝热剪切敏感性要高于双态组织,而在压剪复合应力状态下其绝热剪切敏感性要低于双态组织,即应力状态对材料的绝热剪切敏感性影响显著。

Ti-6Al-4V合金绝热剪切敏感性与临界破碎速度关系研究

利用应力塌陷发生的临界应变作为参量对比了Ti-6Al-4V合金的4种典型组织的绝热剪切敏感性,同时利用Taylor杆实验技术测定了其临界破碎速度,分析了钛合金绝热剪切敏感性与临界破碎速度关系。结果表明:不同组织的Ti-6Al-4V合金绝热剪切敏感性存在差异,实验涉及到的4种组织中双态组织最难于发生绝热剪切破坏;在Taylor杆高速冲击条件下,4种不同组织的Ti-6Al-4V合金均由于发生绝热剪切变形而导致破坏,并且临界破碎速度与应力塌陷临界应变成正比。

材料绝热剪切敏感性表征及测试方法研究

为了定量评价不同材料对绝热剪切变形的敏感程度差异,采用绝热剪切扩展能的衍生量——绝热剪切敏感因子Ψ表征这一差异,并建立了相应的实验测试系统.采用此测试系统对两种不同组织的新型贝氏体钢进行了绝热剪切敏感性测试,测试结果与前人的认识一致.定量地解决了绝热剪切敏感性的评价问题和测试问题,为进一步工程应用奠定了基础.

冷却方式对TC21钛合金绝热剪切敏感性的影响

采用分离式Hopkinson Bar技术,对热处理后经3种冷却方式的TC21钛合金帽形试样进行动态剪切试验,结合宏观力学响应及微观形貌分析,研究冷却方式对TC21钛合金绝热剪切敏感性的影响。结果表明:热处理后的冷却方式对TC21钛合金在高应变率下的绝热剪切敏感性有较大影响;在相同应变率下,水冷试样的绝热剪切敏感性最高,炉冷试样的其次,空冷试样的最低;在4300 s^(-1)应变率下,水冷试样开裂程度较为严重,裂纹不仅在剪切带中延伸,还在基体中大幅度扩展,绝热剪切带最短、最窄;炉冷试样中裂纹尖端较为尖锐,且沿剪切带呈现了进一步扩展的趋势;空冷试样开裂程度较弱,裂纹没有呈现出进一步扩展的迹象,剪切带最长且最宽。

晶粒大小对AZ31镁合金绝热剪切敏感性的影响

为了研究晶粒尺寸对镁合金绝热剪切敏感性的影响,采用等通道转角挤压(ECAP)技术对AZ31镁合金进行了不同程度的晶粒细化并采用分离式Hopkinson压杆对细化后的AZ31镁合金试样进行了动态剪切试验.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和维氏硬度计,分别对冲击压缩后的AZ31镁合金试样进行了组织观察和硬度测试.结果表明,晶粒越小,AZ31镁合金的绝热剪切敏感性越弱.在对绝热剪切带及其周围组织进行维氏硬度测量时发现,剪切带内细小晶粒区的硬度明显高于其周围组织的硬度.

Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金组织结构对其绝热剪切敏感性的影响

在室温下利用分离式霍普金森压杆对Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金帽型样进行动态加载,通过动态加载曲线对比及金相观察分析了不同组织结构对Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金的绝热剪切敏感性的影响规律与机制。结果表明,在相同动态加载条件下,试样晶粒越小、密排六方(hcp)相含量越多,绝热剪切带形成时的应力坍陷时间、临界应变、单位体积绝热剪切吸收能越大,绝热剪切带的宽度越小,绝热剪切敏感性降低。以面心立方(fcc)相为基体的Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金的晶粒越小、hcp相含量越多,其应变硬化效应和应变速率强化效应越大,在相同动态加载条件下绝热剪切敏感性越小。

固溶和工作温度对TC21钛合金动态压缩性能和绝热剪切敏感性的影响

利用Hopkinson压杆试验系统,在高应变率1500 s-1和不同温度(25~400℃)条件下,研究了固溶温度对TC21钛合金动态抗压性能及绝热剪切敏感性的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,TC21合金的高温动态流变应力增大,塑性应变减小,绝热敏感性增大,剪切带宽度减小。分析表明,引起这种变化的主要原因是随固溶温度的升高,合金基体组织中α相的总面积和片层宽度减小。随着工作温度的升高,TC21合金的动态流变应力降低,绝热敏感性增大,剪切带宽度增加。

TC4 ELI钛合金动态压缩性能及绝热剪切敏感性的研究

通过固溶处理获得不同片层厚度的TC4 ELI钛合金组织,研究片层厚度对材料动态压缩性能及绝热剪切敏感性的影响。利用分离式霍普金森压杆及限位环技术对材料进行应变控制加载,结合金相显微镜和定量金相表征方法,对其微观组织演化进行观察分析。结果表明:随着固溶温度的升高,片层组织TC4 ELI钛合金的片层厚度从3.1μm降低至1.0μm;在准静态压缩和动态压缩实验中,随着片层厚度的降低,材料均表现出强度升高且塑性下降的特性;在绝热剪切敏感性实验中,片层厚度更小的合金中绝热剪切带更易产生,即随着片层厚度的减小,材料的绝热剪切敏感性提高。

次生α相含量对TC18钛合金动态压缩性能和绝热剪切敏感性的影响

研究了固溶温度对TC18钛合金中次生α相含量的影响,并利用分离式霍普金森压杆,在高应变率(1000~3000 s-1)条件下,进一步研究了次生α相含量对TC18钛合金动态压缩性能及绝热剪切敏感性的影响。结果表明,随着固溶温度的升高,次生α相的含量由约46%增加到约71%;高应变率下,随着次生α相含量升高,TC18钛合金流变应力增大、塑性应变减小、绝热敏感性增大。分析表明,引起这种变化的主要原因是在固溶过程中,随着温度的升高,亚稳β相生成量增加,使得后续时效过程中的交错分布次生α相析出量增加,从而提高了合金强度,塑性降低。在动态压缩条件下,近网篮组织的TC18钛合金随应变率的提高,绝热剪切敏感性增加。

高温与高应变率对TC21钛合金动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响

利用分离式霍普金森压杆技术,研究了高温及高应变率对网篮组织TC21钛合金动态压缩性能和绝热剪切敏感性的影响。结果表明:在相同温度(25~350℃)下,材料具有一定的应变率增强、增塑效应,但450℃表现出应变率软化现象;在相同应变率下,动态抗压强度随着环境温度升高而降低;当应变率为2000 s^-1、3000 s^-1时,试样均发生剪切失效,且随环境温度升高,试样的绝热剪切敏感性提高,剪切带宽度增加。

微观组织状态对Ti-6Al-4V合金动态力学性能和绝热剪切敏感性的影响

采用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)技术,对Ti-6Al-4V合金的等轴组织、双态组织、片层组织进行高应变速率下的动态压缩实验,研究了不同组织状态的动态力学性能及其绝热剪切敏感性,并进行了金相观察及分析。结果表明:在动态压缩载荷条件下,Ti-6Al-4V合金3种组织的真应力-应变曲线大致分为弹性阶段和塑性阶段,没有出现明显的屈服阶段,3种组织试样在高应变率条件下,表现出一定的应变率强化效应,但是应变强化效应不明显;在较大的应变率下,不同组织状态下的试样表现出一个共同的特征,即平均应变都较小,但其应力值却较大;等轴组织的动态压缩力学性能优于其他两种组织;从试样的横剖面和轴剖面的分析来看,不同组织对Ti-6Al-4V合金的绝热剪切敏感性有较大的影响,层片组织具有最大的绝热剪切敏感性,而等轴组织具有最小的绝热剪切敏感性,双态组织介于两者之间。

微观组织对Ti-6Al-4V-4Zr-1.5Mo合金绝热剪切敏感性的影响

对锻造态Ti-6Al-4V-4Zr-1.5Mo合金采用不同的热处理工艺得到等轴、双态和网篮3种组织。使用分离式Hopkinson Bar技术对3种组织的试样进行动态剪切试验,研究了不同微观组织对该合金绝热剪切敏感性的影响。结果表明:当加载条件高于其临界应变率时,不同组织试样的承载时间均随着应变率的提高而降低;微观组织对该合金的绝热剪切敏感性影响较大,网篮组织绝热剪切敏感性最低,双态组织绝热剪切敏感性最高;双态组织剪切带附近基体相界处出现微裂纹,是造成其易于发生剪切破坏的主要原因。

片层宽度对TC21钛合金动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响规律

研究了冷却速率对TC21钛合金片层宽度的影响,并通过分离式霍普金森压杆,进一步研究了片层宽度对动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响。结果表明:随着冷却速率的降低,片层组织TC21钛合金的片层宽度由0.57μm增宽到6.49μm;在动态压缩试验条件下,片层组织随着片层宽度增加,动态强度降低,而塑性应变呈现出相反的规律;在强迫剪切试验条件下,片层组织随着片层宽度增加,其绝热剪切敏感性降低,而随着撞击杆初速的提高,每种片层组织的绝热剪切敏感性均提高。

锻造工艺对Ti-6Al-4V-4Zr-Mo合金绝热剪切敏感性的影响

对铸造态Ti-6Al-4V-4Zr-Mo合金采用两种不同的锻造工艺(α+β锻造,β锻造)进行热加工,使用Hopkinson Bar技术对这两种不同状态的合金进行动态剪切试验,研究了不同锻造工艺对该合金绝热剪切敏感性的影响。结果表明,α+β锻后试样的微观组织为细小的等轴状组织,β锻后的组织为晶粒粗大的网篮状组织。当加载条件高于其临界应变率时,两种试样的承载时间均随着应变率的提高而降低,β锻造后的试样较α+β锻后的试样具有更高的绝热剪切敏感性。

不同合金元素对钛合金绝热剪切敏感性的影响机理

在相同的切削条件下对工业纯钛(TA2)和钛合金(TC4)进行切削试验,获得了不同形态的切屑.从价电子结构角度研究不同合金元素对绝热剪切敏感性的作用机理.研究结果表明,绝热剪切敏感性与界面电子密度和晶格电子密度有关,界面电子密度越大,结合强度越大,绝热剪切敏感性越高,晶格电子密度小,热导率低,绝热剪切敏感性亦高.TA2界面电子密度小,晶格电子密度大,绝热剪切敏感性低,切屑形态近似带状,TC4由于加入了合金元素Al和V,产生异相界面,界面电子密度增大,同时降低了晶格电子密度,使TC4有较高的绝热剪切敏感性,产生由绝热剪切带均匀间隔的锯齿形切屑.从价电子结构角度研究具体合金元素对绝热剪切敏感性的影响规律,可从一定程度上预测切屑形态,为设计、选择具有不同切削性能的材料,优化工艺参数提供参考依据.

TC6钛合金变形组织不同取向绝热剪切敏感性研究

利用分离式Hopkinson Bar技术,对α+β双相钛合金TC6锻态变形组织不同取向圆柱试样进行动态压缩试验,结合力学响应及微观分析方法,研究TC6钛合金变形组织不同取向的绝热剪切敏感性。结果表明:TC6钛合金变形组织不同取向的绝热剪切敏感性不同,具有显著的各向异性特点,法向(ND)具有最高的绝热剪切敏感性,RD方向具有最小的绝热剪切敏感性。3种不同取向的绝热剪切敏感性差异主要是由于变形过程中各取向所产生的热软化效应不同所致。

不同应力状态下TC6钛合金不同组织绝热剪切敏感性研究

采用分离式霍普金森压杆装置,对TC6钛合金不同组织的圆柱试样和帽形试样分别进行应变率为103s-1量级的动态压缩及动态剪切试验,结合力学响应及微观分析研究不同应力状态下TC6钛合金3种典型组织的绝热剪切敏感性。结果表明:在单轴压缩应力状态下,TC6钛合金3种典型组织绝热剪切敏感性从高到低依次为网篮组织、等轴组织、双态组织;在压剪复合应力状态下,3种典型组织在动态剪切时的绝热剪切敏感性从大到小依次为等轴组织、双态组织、网篮组织;应力状态不同,组织绝热剪切敏感性的差异实质上体现了组织在不同应力状态下的塑性变形能力及绝热剪切带在不同组织中扩展的难易程度。