深冷轧制变形对新型Ni-W-Co-Ta高密度合金显微组织与性能的影响

采用熔炼-浇铸-锻造流程制备新型Ni-W-Co-Ta高强度合金,并对Ni-W-Co-Ta合金经深冷轧制变形后的显微组织及力学性能演变规律进行表征。结果表明:随着变形量的增加,新型Ni-W-Co-Ta高密度合金中等轴晶粒沿轧制方向不断被拉长,同时产生大量的滑移带以协调剧烈的塑性变形,并最终形成纤维组织。变形量的增大导致位错密度急剧增大,位错交互作用显著加强,进而使晶粒尺寸细化至纳米量级;合金强度、硬度随着变形量的增加而显著提高,伸长率则急剧下降。断口形貌则由韧性断裂(未变形)向准解理-韧性混合型断裂转变(90%变形量)。

工程水泥基复合材料配合比对其拉伸性能及耗能特性的影响

工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)在工程结构修复加固等领域应用广泛。制备了12组不同配比且不同养护龄期的ECC试件进行单轴拉伸试验,研究了不同砂胶比、水胶比、硅灰掺量、纤维掺量及养护龄期对ECC拉伸性能及耗能特性的影响,优化了ECC的配合比范围。结果表明:ECC的初裂强度和峰值强度在水胶比的一定范围内随水胶比的降低而增加,水胶比的建议区间为0.24~0.30;砂胶比在一定范围内的增加会导致ECC的初裂强度和峰值强度显著提高,砂胶比增加且不超过0.66时断裂能、延性指数(耗能能力)均呈现线性增加,砂胶比的建议区间为0.60~0.66;纤维掺量增加对ECC的断裂能和裂纹扩展有一定提高,但会使强度降低,纤维掺量的建议值为1.6%;适当的硅灰掺量能有效增加抗拉应变能力。

混合型断口金属材料韧脆转变温度评价的仪器化冲击试验

利用典型断口材料34CrNiMo6合金钢进行仪器化冲击试验,总结出断口金属材料韧脆转变温度评价的仪器化冲击试验方法,所得结果与通过温度-能量、温度-侧膨胀值评价方式得到的韧脆转变温度基本保持一致。结果表明:仪器化冲击试验方法更稳定可靠,且仪器化冲击试验方法可以用于无法直接目视观察评价的混合型断口材料的韧脆转变温度评价中。

复合型韧性断裂实验和控制参数

通过对不同韧性材料在各种平面复合载荷形式下裂纹启裂阶段裂端变形、启裂位置和扩展方向的系统的宏微观实验验证及计算分析，考察了韧性断裂参数空穴扩张比的分布特征和裂纹启裂及扩展方向的关系．得到：对于不同韧性的材料，在裂端的钝化变形区域，空穴扩张比的极大值区对应干裂纹的启裂位置，裂纹启裂时钝化裂端前缘空穴扩张比的临界值不敏感于复合比的变化．而对于裂纹启裂后的扩展方向，则需根据具体材料在相应的特定区域中比较空穴扩张比参数极大值的分布特征，需经进一步的分析，从而确定裂纹的扩展方向．实验及计算结果表明，尽管复合型断裂时裂纹启裂及扩展的机理极其复杂，用于韧性材料复合型断裂的空穴扩张比参数仍能很好地预测裂端的启裂及扩展方向，可作为复合型韧性断裂过程的控制参数．

Ⅰ-Ⅱ 复合型韧断特征及机理的试验研究

通过四点弯曲试样进行不同加载复合比的Ⅰ＋Ⅱ型的断裂试验。考察了硬铝合金ＬＹ１２ＣＺ在不同复合比下的断裂过程及断口的宏微观特征。结果表明，材料在不同的复合比下，其损伤与断裂的机理将发生质的变化。该材料在近Ⅱ型时损伤和破坏不敏感于复合比的变化，其断口微观形貌表明，韧窝体积小且数量少，形状多呈椭球形，属剪切断裂所致。而近Ⅰ型断口的显微分析则显示韧窝体积大且多呈球形，属正断所致。在近Ⅰ型与近Ⅱ型载荷下的断裂的微观机理不同。在应力状态由纯Ⅰ型渐变到纯Ⅱ型的过程中，断裂机理转变的临界点既受应力状态的影响，也取决于材料的结构特征及环境因素。材料的结构特征在此可能起主导作用，在讨论弹塑性复合型断裂判据时不应忽略材料的特征参量。

MnE21镁合金型材CMT焊接工艺及接头组织性能分析

采用CMT(Cold Metal Transfer)焊接工艺对1.8mm厚MnE21挤压镁合金型材进行焊接试验,利用扫描电微镜、万能拉伸试验机、金相显微镜和显微硬度仪等分析测试设备对焊接接头的组织、力学性能及端口形貌等进行了分析。试验结果表明:采用CMT焊接工艺,在焊接电流110A、焊接电压12.4 V、焊接速度600mm/min时,可以获得良好的焊接接头,焊缝区的晶粒明显比热影响区和母材细小,是等轴晶组织。试样抗拉强度达到176.5MPa,断裂位置发生在热影响区,具有脆韧混合断裂特征。焊缝区的平均硬度值为77HV,高于母材和热影响区。

高韧性材料Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹尖端张开位移矢量的研究

本文用16 MnR钢的带不同倾斜角中心裂纹的十字形试件研究了1∶2双轴载荷下Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的断裂行为。为了测定高韧性材料Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的扩展方向和裂纹尖端张开位移矢量((?))的启裂值,本文提出了适合于Ⅰ-Ⅱ复合型断裂的多剖面法。所得结果表明,在高韧性材料中裂纹启裂时,CTOD的数值并不是材料的常数,但是,(?)的方向与扩展方向有较好的关联,且其张开型分量与裂纹倾斜角无关,为一与用标准Ⅰ型试件测得的断裂韧性值基本相同的常数。因此,(?)有希望成为高韧性材料Ⅰ-Ⅱ型裂纹的断裂判据。

基于混合位移-压力有限元的厚板精冲数值模拟和损伤断裂预测

在MSC/MARC有限元分析软件中建立了轴对称精冲有限元模型,利用基于混合位移-压力的更新Lagrange有限元方法对精冲局部剧烈塑性变形进行模拟,克服了剪切自锁和体积自锁,结合网格自适应技术,对剪切区进行网格细化,精确捕捉了应变集中现象．并通过MARC用户子程序实现了Schiffmann损伤功密度的半耦合计算,预测了精冲过程中材料损伤的发展,并预测了不同工艺参数下零件的塌角高度、光亮带高度和精冲力．最后,利用模拟得出的最佳工艺参数获得了合格的零件．

GH4169高温合金螺柱失效分析

对固定支架的GH4169 M60断裂螺柱进行宏观和微观分析。目视检查断裂表面,发现裂纹的特征是脆性断裂,并且断裂最终发生在螺柱螺纹和螺母的接合处。渗透测试发现,螺柱内有5个平行于螺纹的连续裂纹,通过扫描电镜发现,断裂部位螺纹之间的裂纹呈现出不规则的尖锐边缘,且断裂表面呈现出典型的准劈裂断裂特征。EDS验证了断裂中碳化物相的存在,并分析了碳化物对脆性断裂的影响。分析表明,螺纹易于引起应力集中,从而提高了螺柱对缺陷的敏感性,导致脆性断裂。与无螺纹试样的断裂表面微观形貌相比较,发现断裂与材质本身无关,破碎的碳化物是GH4169韧-脆混合型断口典型特征。

热处理工艺对中碳低合金钢力学性能的影响

用水冷+盐浴等温淬火、空冷+盐浴等温淬火和直接盐浴等温淬火等方式对中碳低合金钢进行热处理,借助彩色金相技术和XRD分析方法研究了热处理方式对合金钢组织、力学性能的影响,并探索了性能与组织的关联性。结果表明,对中碳低合金钢进行空冷+盐浴等温淬火和水冷+盐浴等温淬火热处理,可得到不同下贝氏体含量的贝氏体/马氏体复相组织,材料的性能比铸态有大幅度地提高,冲击韧性提高92%-183%、硬度提高31%-55%。对材料进行空冷+盐浴等温淬火热处理,随着空冷时间的增加复相组织中下贝氏体含量逐渐降低、马氏体含量逐渐升高,而硬度和冲击韧性分别呈增加和降低趋势。中碳低合金钢的性能与各组织的含量密切相关,当下贝氏体含量为30%-40%、马氏体含量50%-60%时,贝氏体/马氏体复相组织强韧性匹配较好,材料具有较高的综合性能。

35SiMnMoV钢的显微组织参量在断裂过程中的作用

研究了35SiMnMoV贝氏体钢热处理后马氏体+贝氏体复相组织的微观参量对平面应变断裂韧度、缺口韧度及塑性的影响。结果表明,裂纹韧度受控于裂尖前沿有效变形区尺寸2δc(δc临界裂纹张开位移)范围内的显微组织参量,在一定的根部半径范围(ρ=016mm)内,控制缺口韧度的微参量与裂纹韧度相同,塑性则受控于原奥氏体晶粒尺寸dγ。计算的2δc与测定的深缺口临界根部半径ρ0有对应关系。裂纹韧度与缺口韧度的关系取决于2δc与贝氏体之间的平均自由距离dB。当2δc>(1～2)dB时,裂纹韧度与缺口韧度的变化一致;2δc<(1～2)dγ时,裂纹韧度、缺口韧度与塑性的变化趋势不同。