挤压态Mg-9Li-3Al-1.6Y合金的热变形行为

为研究Mg-9Li-3Al-1.6Y合金的热变形行为,利用Gleeble-1500D型热模拟试验机,在变形温度为200~350℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)条件下,对挤压态Mg-9Li-3Al-1.6Y合金进行热力模拟实验。通过研究该合金的真应力-真应变曲线,分析合金的双曲线正弦函数表征的本构方程和热加工性。结果表明:材料的流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而下降;用双曲正弦函数能很好地表示材料在热变形中的稳态流变应力。分析热加工图可以看出:较佳的理论热加工区为220~270℃,0.05~0.001 s~(-1);超塑性加工区域为300~350℃,0.015~0.16 s~(-1)。     

Al-12Zn-2.4Mg-1.2Cu合金的动态再结晶临界条件研究

基于等温恒应变速率压缩变形试验研究具有典型动态回复和动态再结晶变化特征的Al-12Zn-2.4Mg-1.2Cu合金的应力-应变曲线,采用加工硬化率和3次多项式拟合相结合的方法,获得试验合金的临界应力/峰值应力、临界应变/峰值应变的比值分别为0.488~0.918和0.195~0.913。随着变形温度升高和应变速率减小,发生动态再结晶的临界应力呈下降趋势;随着应变速率增加和温度降低,发生动态再结晶的临界应变速率呈增大趋势。     

压缩变形对钨渗铜合金微观组织及性能的影响

通过静态压缩试验,研究了80钨渗铜合金在不同变形量条件下的微观组织及力学性能。试验得到了微观组织、力学性能随压缩变形量的变化规律。随着变形量的增加,组织形貌发生显著变化,钨颗粒沿轴向被拉长,铜粘结相也被拉成长条状。随着变形量的增加,80W-Cu的硬度不断增大。对合金进行室温拉伸试验,断口的观察发现80钨渗铜合金在室温下的断裂是钨颗粒的解理断裂,W-Cu界面的分离,铜粘结相的撕裂3种断裂模式共同作用的结果,但钨颗粒解理断裂是其主要的断裂方式。     

Sr对挤压态AZ31微观组织及力学性能的影响

制备不同Sr含量的挤压态AZ31-xSr(x=0,0.4%,0.8%,1.2%)合金试样,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、材料试验机等观察、测试合金的微观组织和力学性能。结果表明:未添加Sr的AZ31镁合金挤压变形后有相当部分的晶粒呈长条状分布而未发生动态再结晶,晶粒尺寸较大;添加少量的Sr可细化挤压态AZ31合金的组织。随着Sr含量的增加,室温和高温力学性能呈先升后降趋势,最高点在Sr的质量分数为0.8%;与无Sr的AZ31合金相比,室温和150℃时的抗拉强度提高约11.5%,15.7%,屈服强度提高约14.9%,40.2%。     

初始取向对AZ31镁合金动态力学行为和组织的影响

为研究初始取向对镁合金在高应变率下的动态变形行为,利用分离式Hopkinson压杆系统对具有不同取向的挤压态AZ31镁合金进行室温动态压缩实验,并通过金相显微镜对冲击后的显微组织进行分析。结果表明:平行于挤压方向(ED)的试样,应力-应变曲线出现屈服转折现象,随应变率的升高保持不变,对应变速率不敏感,屈服强度为50 MPa;但其显微组织变化对应变速率非常敏感,随应变率的提高,显微组织中孪晶数量减少,变形机制以孪生为主转变为以滑移和孪生两种方式为主;垂直于ED的试样,应力-应变曲线无明显的屈服现象,随应变率的提高,屈服强度小幅增大,孪晶数量增加,变形机制以非基面滑移为主向以非基面滑移和压缩孪晶的共同作用为主。     

16MnR钢的动态拉伸力学性能实验研究

在自制的冲击摆杆-杆型冲击拉伸试验机上,以16MnR钢为研究对象,进行了3个应变率的冲击拉伸实验,得到16MnR钢在不同应变率下的应力-应变曲线。测试结果表明:随着应变率的提高,材料的动态极限强度随之增大,表现出明显的应变率强化效应;通过对冲击拉伸试样断口扫描电镜分析可见,材料断口出现了比较均匀的韧窝,其断裂是韧性断裂;应变率对断口的影响不明显。     

等通道角挤压对Mg-0.6%Zr合金力学性能和阻尼性能的影响

采用金相组织分析、显微硬度测试和DMA阻尼技术研究等通道角挤压对铸造Mg-0.6%Zr合金(质量分数)结构与性能的影响。研究结果表明,Mg-0.6%Zr合金经过ECAP变形时,发生了动态再结晶,晶粒显著细化,并随挤压温度的升高发生晶粒长大;变形后合金的室温力学性能明显改善,与铸态合金相比,显微硬度和拉伸强度均随挤压道次(1、2、4、6)的增加而增加,且合金经400℃挤压一道次后的阻尼性能优于铸态合金。     

SiC/Zr基非晶复合材料的动态断裂特性研究

利用Hopkinson压杆冲击加载装置和扫描电子显微镜(SEM),对SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料圆柱形试样进行了相关的应力-应变响应和动态断裂特征及断口形貌的研究。结果表明:SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料的动态压缩强度随冲击压力的增大而递增,当冲击压力为0.6 MPa时,复合材料的动态压缩强度为855 MPa;断裂表面呈现典型的结晶状断口,断裂模式为脆性断裂和劈裂混合破坏模式;非晶基体在动态压缩条件下出现了显著的热软化和熔化特征。     

应变率对铁基多孔预制件增强铝基复合材料压缩变形行为的影响

采用挤压铸造法制备了铁基多孔预制件增强铝基复合材料,并对其进行T6处理,通过对该材料进行压缩性能测试,获得材料在不同应变率下的应力-应变曲线,对曲线和压缩后试样的形貌进行分析。结果表明:应变率为0.001~10 s-1,材料对应变率的变化不敏感,其峰值应力基本保持在600 MPa;应变率为1 000~2 700 s-1,材料对应变率的变化也不敏感,峰值应力基本保持在700 MPa;当应变率从10 s-1提高到1 000 s-1,材料的变形方式发生改变,峰值应力提高,试样压缩后的形貌由剪切断裂转变为仅发生塑性变形。应变率为1 000~2 700 s-1,材料的应力-应变曲线上存在很长的平台应力,且随应变率的增加平台变宽,说明该材料具有很好的能量吸收能力。     

K403镍基高温合金的高温拉伸断裂行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机研究镍基高温合金K403在应变速率为0.01~10 s-1、温度为850~1 000℃条件下的高温拉伸变形行为,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段,分析拉伸变形后的显微组织及高温断裂机制。结果表明:随应变速率的增大,合金的峰值应力和断裂应力增大,断面收缩率和断裂应变则减小;而随变形温度的升高,合金的峰值应力和断裂应力降低,断面收缩率和断裂应变增大;850℃拉伸后变形组织中存在大量的位错胞状结构,随着变形温度的升高,变形组织中的位错密度减小;拉伸断口呈枝晶组织断裂特征,随着变形温度的升高,合金断裂方式由准解理断裂向沿晶断裂转变。     

应变速率对8090铝锂合金动能吸收能力的影响

采用分离式Hopkinson压杆技术,对8090铝锂合金T3态板材试样进行冲击压缩实验。获得不同应变速率对应试样的应力-应变曲线。对应力-应变曲线进行面积积分,研究应变速率对试样动能吸收能力的影响。结果表明:应变速率对8090铝锂合金试样动能吸收能力的影响显著,利用Origin7.0中的线性拟合工具获得应变速率ε.与动能吸收能力Q呈现线性关系:Q=-27.8+0.032 51×ε.。     

应变速率对稀土镁合金动能吸收能力的影响

采用分离式Hopkinson压杆技术,对稀土镁合金T5态板材试样进行冲击压缩实验,获得不同应变速率下的应力应变曲线。对该曲线进行面积积分,研究应变速率对试样动能吸收能力的影响。结果表明,应变速率对稀土镁合金动能吸收能力影响显著,利用Origin7.0中的非线性拟合工具得到应变速率ε-与动能吸收能力Q呈现非线性关系,Q=-3.36+0.01328ε-+3.89×10-6ε-。     

电铸Ni-W合金高应变率下的流变应力特征

利用Gleeble-1500型热模拟机和分离式Hopkinson压杆实验装置,对700℃下退火2 h的电铸Ni-W合金进行压缩试验,测定合金在准静态条件(10-3~10-1s-1)和高应变率(650~2 200 s-1)下的应力-应变曲线。结果表明,在高应变率条件下,电铸Ni-W合金具有应变率增强、增塑及应变强化效应。高应变率下的塑性变形过程中产生的绝热升温对材料起软化作用。基于Johnson-Cook(J-C)本构模型,引入绝热温升软化项对模型进行修正,通过实验数据拟合得到电铸Ni-W合金的动态塑性本构关系。     

大直径SHPB系统角闪岩的冲击动力试验

采用大直径分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,在波形整形技术试验的基础上,对不同厚度的圆柱形角闪岩试件在冲击压缩过程中的应力均匀性进行分析,确定了岩石试件的最佳尺寸;对角闪岩在高应变率下的动态力学性能进行试验;分析了其应力应变曲线的力学特性;并从岩石材料微观结构的角度对角闪岩动态抗压强度、破坏形态和能量耗散随应变率的变化规律进行了研究。结果表明,在较低应变率下,角闪岩试件的动态压缩破坏呈显著的轴向劈裂破坏模式;在较高应变率下,试件破坏呈现压碎破坏模式;角闪岩的比能量吸收值与应变率.ε呈线性关系,而动态抗压强度增长因子η(即动态抗压强度)与.ε1/3成线性关系。     

冲击载荷下混凝土动力本构模型试验研究

为了研究混凝土的动力本构关系,利用100 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对混凝土进行冲击压缩试验,得到了动态应力-应变曲线,对试验数据进行了分析。根据试验结果,在一种静态本构模型-Ottosen非线弹性模型的基础上,考虑了应变率强化效应和损伤软化效应的影响并进行了修正,建立了混凝土损伤型的动态本构模型,确定参数并将理论模型计算结果与试验结果进行了对比。研究表明,混凝土的动力性能存在明显的应变率强化效应,动态强度增长因子和峰值应变与应变率对数之间存在近似函数关系;建立模型的方法是可行的,理论模型计算结果与试验结果吻合较好,建立的本构模型可用来描述混凝土的动态力学行为,并能为混凝土类材料动力本构关系的进一步研究和工程应用提供参考依据。     

淹没空化水射流倒空钝黑铝炸药实验研究

为了探索淹没空化水射流倒空弹药装药的作用过程和安全性,以钝黑铝炸药为实验对象,开展了淹没空化水射流倒空弹药装药实验研究。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,获得钝黑铝应力应变力学性能;搭建空化水射流倒空实验装置,考察空化水射流对钝黑铝的冲击破碎效果和作用机理;采用扫描电子显微镜(SEM)表征破碎颗粒形貌,获得空化水射流对钝黑铝细观破碎模式;搭建热电偶测温装置测量空化水射流冲击过程中钝黑铝内部温度变化,并结合钝黑铝差示扫描量热(DSC)测试结果,探讨实验过程的安全性。结果表明,钝黑铝应力应变曲线包括脆弹性阶段、非线性弹塑性阶段和应变软化阶段3个阶段,并且动态加载下的损伤具有应变率效应;空化水射流能够在15min内干净倒空钝黑铝炸药,收集得到的破碎颗粒最大粒径不超过3cm;钝黑铝的破坏主要是由空泡溃灭时产生微射流和冲击波的强大冲击作用所致,其细观破碎模式主要是晶体与黏结剂和铝粉之间的沿晶分离,并伴随少量的穿晶现象,没有发现晶粒破碎的现象;空化水射流倒空钝黑铝炸药是安全的,最高温度约达50℃,小于规定的热起爆温度(160℃),不易引发钝黑铝爆炸。     

聚碳酸酯冲击力学响应规律及防暴性能研究

对聚碳酸酯的冲击力学性能进行研究,分析其破坏和防护机理,并对防暴性能进行研究。结果表明:聚碳酸酯的压缩应力-应变曲线分为弹性区和屈服区;聚碳酸酯表现出明显的应变率强化效应,其压缩强度和吸能能力随着应变率的增加而增大;低温条件下聚碳酸酯冲击韧性大幅下降,出现脆性断裂,防暴能力有所下降;聚碳酸酯的冲击韧性较好,在受到冲击时可以发生变形并吸收冲击能量,且冲击失效应变较大,因此可以很好地应用在防暴领域。     

应力波载荷作用下材料断裂韧性JId测试研究

本文建立了一个测定动态弹塑性断裂韧性JId的方法。该方法利用改进的Hopkinson压杆加载Charpy冲击试样，利用压杆上应变片记录的入射应力波和反射应力波，由一维应力波理论得到试样所受的载荷和加载点位移，在建立的裂纹尖端张开位移COD和裂纹扩展量△a的关系中，令△a=0，可得到裂纹起裂时的临界（COD），从而确定裂纹的动态起裂点，与其它方法相比，本文的方法不需要昂贵的仪器来测试动态断裂参数；不需将应变片贴在试样上确定起裂时间，所以该方法可在较高或较低的温度下使用；在动态弹塑性断裂韧性JId的计算中，考虑了材料的动态应力一应变行为，使测得的JId值能更好地反映材料在应力波载荷作用下的动态断裂性能。     

一种调质50SiMnVB钢Johnson-Cook本构模型的建立

研究正火、正火+淬火+中/低温回火、调质处理的50SiMnVB钢的硬度及微观组织,发现50SiMnVB钢通过860℃×120 min(油冷)淬火+600℃×60 min(水冷)回火这种调质工艺处理后,具有较好的综合力学性能。利用电子万能材料试验机和SHPB实验装置对这种调质工艺处理后的50SiMnVB钢常温下的准静态和动态力学特性进行了测试,得出材料在不同应变率下的应力-应变曲线;采用参数识别法和最小二乘法建立了调制50SiMnVB钢较宽应变率下的Johnson-Cook本构模型,和实验结果吻合较好。     

TC11合金β相区大应变热变形行为及组织研究

利用热模拟试验机,在温度为1020～1080℃和应变速率为0．001～70 s~(-1)范围内对TC11合金进行真应变为1．2的大应变等温恒应变速率压缩试验,获悉高温塑性流动的应力-应变关系曲线特征,并对变形前后的微观组织进行观察。结果表明:流动应力随应变速率升高和温度降低而增加,但前者比后者对流动应力的影响更为显著;在所研究的温度范围内,当应变速率大于10．0 s~(-1)时,变形组织主要为拉长的β晶粒;当应变速率在1．0～0．01 s~(-1)之间时,变形试样分别发生部分动态再结晶和完全动态再结晶;当应变速率为0．001 s~(-1)时,变形试样以动态回复为主。为获得良好的变形组织,热加工区域以温度在1020～1050℃,应变速率在0．01～1．0 s~(-1)范围为宜。