消除球铁环双端面聚集孔洞缺陷的途径

本文针对球墨铸铁活塞环黑色磷化后,双端面上出现的聚集孔洞缺陷进行了对比试验和原因分析,并提出了如何消除该缺陷的有效途径。

一维应变层裂过程中孔洞聚集行为研究

延性金属的层裂行为包含孔洞成核、长大和聚集过程,其中孔洞聚集难以通过实验方法直接观测。采用有限元分析方法,研究了延性金属层裂过程中孔洞之间的聚集行为和竞争机制,讨论了孔洞间初始韧带距离、孔洞直径和孔洞位置分布对孔洞聚集的影响。通过实时统计孔洞长大过程中直径的变化,定量分析孔洞聚集的起始时刻。计算结果显示:当初始韧带距离由20μm增加至50μm时,相同孔径孔洞间聚集的起始时间不断延长,聚集时的直径增长加速度由1.717 Gm/s^(2)降至0.602 Gm/s^(2);具有不同孔径比的孔洞之间发生聚集时,小孔优先向大孔靠拢;45°分布方式的孔洞在长大阶段的直径增长加速度最大,约为3.179 Gm/s^(2),且最早发生聚集。计算结果显示,在三孔聚集中,初始韧带距离和孔径相同的孔洞之间几乎同时发生聚集并贯通,且孔洞间聚集的起始时间随着初始韧带距离的增加而延长,大孔向附近小孔聚集的起始时刻较迟。计算结果揭示了层裂实验中难以观察到的孔洞长大和聚集的细观物理过程,对了解材料层裂的物理过程和本质具有重要的参考价值。

含孔洞缺陷的单晶镍拉伸行为:孔洞生长和聚集机理

利用分子动力学模拟研究了孔洞中心形成平面与加载方向的夹角(θ)对单晶镍在单轴拉伸下孔洞生长和聚集行为的影响及机理。结果表明:单晶镍的屈服应力和平均流动应力随着夹角θ的增加而下降,应力下降速率随着夹角θ的增加而加快。当夹角θ=90°时(加载方向垂直于孔洞中心平面时),单晶镍中孔洞独立生长时间最短且孔洞之间最先发生聚集,导致其最易进入软化阶段,这是由于夹角θ=90°时,单晶镍中最快的孔洞体积分数增长速率和损伤演化速率。当夹角θ=90°时,单晶镍中1/6<112>(Shockley)位错长度的显著降低,以及fcc晶体结构的原子数目向Other和hcp晶体结构的最大转变速率,导致θ=90°时单晶镍的损伤演化速率最快且损伤程度最剧烈。值得注意的是,当θ=90°时单晶镍中孔洞最易聚集是由于该条件下孔洞表面受到更大的拉应力作用。通过该工作,旨在揭示金属材料在高应变率下的孔洞聚集行为及机理,并对揭示其软化行为和断裂机理提供了理论指导。

轧制AZ91镁合金超塑性研究

研究了轧制态AZ91镁合金在实验温度为 35 0℃～ 4 2 5℃ (0 6 7Tm～ 0 76Tm)以及应变速率为 10 - 3s- 1～ 10 0 s- 1下的超塑性变形能力及其特征。实验发现 ,轧制态AZ91镁合金在 35 0℃ (0 6 7Tm)以及应变速率为 10 - 3s- 1时获得最大延伸率 4 5 5 0 5 % ,应变速率敏感系数达到 0 6 4。通过分析表明 ,高应变速率下的超塑性变形过程中主要的变形机制为晶界滑移机制 ,但其主要的协调机制则是孔洞扩散聚集机制。