316LN不锈钢混晶组织微区不均匀塑性变形研究

针对核电主管道用钢316LN经常出现的混晶组织,通过实验与晶体塑性有限元分析了混晶组织的晶粒尺寸、取向等微观组织对微区塑性变形特点的影响规律。应用数字图像相关法(DIC)实验定量获得了6%变形条件下的微区变形分布,验证了晶体塑性有限元模型的正确性。通过大变形实验获得了晶粒变形结果和滑移带分布,并用晶体塑性有限元模拟再现了微区变形的不均匀性。研究发现,混晶组织的塑性变形是非常不均匀的,细晶组织具有明显的应力应变集中现象,并发生更明显的晶体转动,而粗晶的整体变形则相对较小,但局部区域亦表现出明显的应变集中和滑移带聚集。

不同频率交变磁场下低合金钢焊缝微区磁致塑性变形与磁致伸缩的关系

通过改变交变磁场的频率(磁感应强度一定),研究了QSTE420钢焊缝的磁致微区塑性变形和磁致伸缩幅值随频率的变化趋势,并探讨了磁致微区塑性变形和磁致伸缩两者之间的关系。结果表明:随交变磁场频率的降低,QSTE420钢焊缝区域的磁致塑性变形更加明显,而磁致伸缩幅值则逐渐减小;磁致伸缩所引起的应力、应变不是磁致微区塑性变形的主要原因。

初生α相对Ti6242s合金在保载疲劳载荷作用下微区塑性变形的影响

分析Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si(Ti6242s)合金的组织特征和疲劳性能的关系。微观组织定量分析结果显示,不同温度固溶处理对初生α相的比例和形貌有明显影响,这些微观结构特征的变化对Ti6242s合金的室温拉伸性能和低周期疲劳性能有轻微的影响,但是对室温保载疲劳和保载疲劳敏感性有明显影响。随后分析证实了Ti6242s合金在保载疲劳载荷作用下存在相对较强的应力集中和不均匀微区塑性变形情况。而且,通过对疲劳失效断口形貌分析也证实了Ti6242s合金在室温保载疲劳下形成小平面特征和附近的准解理断裂区域特征,相关测试结果恰好对应等轴初生α相和附近的软相/软晶粒的微观组织应力应变分布表征结果。因此,在具有较低体积分数等轴初生α相的合金中形成相对较低程度的微区不均匀塑性变形,有助于降低裂纹萌生的概率并延迟裂纹扩展,从而改善保载疲劳性能。

可变形微区增强丁苯橡胶及其机理

基于丁腈橡胶中腈基与金属离子的配位作用,设计了一种全新的含可变形微区的橡胶,即金属配位交联丁腈橡胶(NBR)作为可变形微区增强丁苯橡胶.随着可变形微区中配位键含量的提升,橡胶的强度和模量快速提高.引入20 wt%的丁腈橡胶,丁苯橡胶的强度和模量分别提升2.6倍和3.2倍.这一体系的增强机理主要是金属配位交联NBR作为强但可变形微区,一方面模量更高的微区由于流体力学效应,使得橡胶整体模量提高;另一方面,在外力作用下,应力通过强的界面相互作用传递到微区,致使其在样品断裂之前发生强迫高弹形变,耗散机械能,从而显著增强橡胶.微区中强迫高弹形变可通过高温松弛回复,从而恢复力学性能.本工作为通过可变形微区的设计实现非极性橡胶的增强提供了一种新途径.

喷丸镍基合金材料微区残余应力的切槽法测量研究

本文结合聚焦离子束-电子束(Focused ion beam-electron beam,简称FIB-EB)双束系统和真空镀膜工艺,进行微区散斑的制备工艺研究,并将所发展的微散斑制备工艺应用于喷丸镍基合金材料表面制斑,进而结合切槽法进行残余应力高温释放规律的测量研究。在FIB-EB双束系统下记录切槽前后制斑微区的图像,利用数字图像相关法计算切槽后的位移,结合InglisMuskhelishvili理论公式可计算得到残余应力。文中研究了不同温度及保温时间对残余应力释放的影响规律。结果表明,残余应力随保温时间的增长释放速度逐渐减小,最后残余应力趋于稳定值。同时,温度越高,残余应力释放越彻底,800℃下近乎完全释放。该工艺具有适用性好,效率高等优点,可望在材料微区变形测量中得到进一步应用。

充氢超高强度钢拉伸变形的原位中子衍射研究

利用飞行时间法中子衍射对比研究了充氢与未充氢1250 MPa超高强度钢的拉伸变形行为与轴向晶格变形特征,并观察了断口区组织形貌与晶粒取向特征.在无加载条件下,充氢试样的轴向(110)与(200)面间距分别大于和小于未充氢试样的对应面间距,显示出四面体间隙中H原子的进入使轴向(110)面间距有所增加,同时内部应力的平衡作用使轴向(200)面间距有所减少.未充氢试样达到1250 MPa抗拉强度发生颈缩塑性断裂,而含有8.0×10-6可扩散氢的试样在分步加载至500 MPa时发生脆性断裂.中子衍射分析表明,未充氢试样在拉应力加载至500 MPa时均基本符合线弹性变形,但至700 MPa时,轴向{200}晶粒比其余取向晶粒优先显示非线弹性变形,至800 MPa时轴向{110}晶粒也出现非线弹性变形,轴向{200}晶粒优先产生微屈服现象,而轴向{211}晶粒仍然处于线弹性阶段;充氢试样在拉伸至300 MPa时,轴向{110}晶粒出现非线弹性变形,至400 MPa时轴向{200}晶粒也出现非线弹性变形,轴向{110}晶粒优先产生微屈服现象,轴向{211}晶粒仍处于线弹性阶段.断口剖面观察显示未充氢试样内形成明显的轴向<110>拉伸纤维织构,而氢脆试样内除了明显的晶界裂纹萌生,还有晶内裂纹扩展与局部晶体转动特征.基于不同取向晶粒的微屈服概念,解释了充氢导致轴向{110}晶粒优先微屈服而不是轴向{200}晶粒优先微屈服,同时以氢伴随微区塑性变形的方式发生脆性断裂.