一种含Re单晶高温合金的拉伸断裂行为

研究了Re对单晶高温合金拉伸、持久性能的影响及含Re单晶的拉伸断裂特征。拉伸性能试样采用[001]取向单晶制备，应力轴方向平行于单晶[001]取向，采用扫描电镜观察断口形貌。实验结果表明：Re的加入降低了单晶短时拉伸延伸率，但能提高单晶的高温持久断裂延伸率；含Re单晶室温拉伸表现为滑移开裂特征；高温拉伸断裂失效机制为变形不均匀的蠕变断裂；高温持久断口表现为典型的塑性断裂特征，变形均匀。     

单晶铱取向有关的拉伸变形行为的原子尺度模拟

单晶铱与其它面心立方金属相比表现出反常的变形行为,其本征变形断裂机制仍存在争议。本文进行分子动力学模拟研究了单晶铱在1K下沿[100]、[110]和[111]取向的拉伸变形行为。研究结果表明:单晶铱在3个取向应力-应变曲线上的变形行为差异明显。由于变形机制不同,包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度以及延伸率在内的力学性能在几个拉伸取向上或多或少存在差异。在拉伸载荷作用下,[100]取向单晶铱变形主要通过位错滑移还有少量空位聚集;[110]取向的塑性变形由堆垛层错引起;而[111]取向单晶铱断裂前产生的塑性变形量很少。     

单晶铱取向有关的拉伸变形行为的原子尺度模拟（英文）

单晶铱与其它面心立方金属相比表现出反常的变形行为,其本征变形断裂机制仍存在争议。本文进行分子动力学模拟研究了单晶铱在1K下沿[100]、[110]和[111]取向的拉伸变形行为。研究结果表明:单晶铱在3个取向应力-应变曲线上的变形行为差异明显。由于变形机制不同,包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度以及延伸率在内的力学性能在几个拉伸取向上或多或少存在差异。在拉伸载荷作用下,[100]取向单晶铱变形主要通过位错滑移还有少量空位聚集;[110]取向的塑性变形由堆垛层错引起;而[111]取向单晶铱断裂前产生的塑性变形量很少。     

Cu-12%Al合金线材的马氏体结构及其对力学性能的影响

采用连续定向凝固技术制备Cu-12%Al(质量分数)合金线材,通过改变熔体温度获得不同结构的马氏体,研究马氏体取向和形貌对线材力学性能的影响.结果表明:在引拉速度为10 mm/min、冷却水温为20℃、水流量为400 L/h、熔体温度为1 150或1 200℃的条件下所制备的直径为6 mm的Cu-12%Al线材均为马氏体组织.熔体温度为1 150℃时,定向凝固线材马氏体的母相择优生长面为(100)和(011),马氏体形貌呈枝状和片状,线材的伸长率为5.1%,断口特征为准解理断裂;而熔体温度为1 200℃时,定向凝固线材马氏体的母相择优生长面为(011)、(011)和(011),马氏体形貌全部呈平行片状,线材的伸长率达到16.9%,断口特征为韧性断裂.枝状马氏体在拉伸变形时阻碍位错滑移,抑制马氏体相变的发生;而平行片状马氏体拉伸变形时,有利于不全位错的运动,促进马氏体相变的发生,产生相变塑性,因而具有更强的塑性变形能力.     

Structure Evolution and Creep Behavior for a Nickel-Base Single Crystal Alloy along [011] and [001] Orientations

研究980 ℃,200 MPa拉伸蠕变期间[001]和[011]取向镍基单晶合金中γ′相的形貌演化及蠕变特征,在相同拉伸条件下晶体取向的变化对合金的应变和应变速率产生明显影响。结果表明：沉淀相的定向粗化方向取决于合金的晶体取向,沿[001]取向拉伸,γ′相从最初的立方形态转化为与拉伸应力轴垂直的筏形;当拉伸轴平行于[011]取向时,γ′ 相沿[010] 和[100] 方向扩散生长,演化成与拉伸轴倾斜45o角的筏形。[011]取向合金的蠕变强度随其基体通道宽度的增大而快速下降,蠕变前期[001]与[011]取向的应变速率相近,蠕变后期合金表现出明显的蠕变各向异性     

生物医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn单晶合金塑性变形行为研究

针对具有特殊非线弹性变形行为的高强度低模量Ti-24Nb-4Zr-8Sn(质量分数,%,简称Ti2448)医用钛合金,采用光学浮区生长法制备出3种典型取向的低指数单晶,研究其塑性变形行为。结果表明,Ti2448单晶合金的室温拉伸性能表现出明显的各向异性,100取向、110取向和111取向单晶的抗拉强度分别为650、642和889 MPa,延伸率分别约为73%、22%和13%;单晶合金的室温拉伸塑性变形机制以滑移为主,100取向单晶开动的滑移系统为(112)[111]、(112)[111]、(112)[111]和(112)[111],110取向单晶开动的滑移系统为(211)[111]和(211)[111],111取向单晶开动的滑移系统为(211)[111];100取向、110取向和111取向单晶合金的拉伸样品断口形状分别呈现矩形状、鸭嘴状和三角状,断裂面与拉伸方向的夹角均约为55°,断口均呈现韧性断裂特征。     

横向预压缩对[001]取向镍基单晶高温合金蠕变性能的影响

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了预压缩对一种[001]取向镍基单晶合金蠕变性能的影响。结果表明,[001]取向镍基单晶合金在1040℃/180 MPa条件下沿[100]方向预压缩38 h后,立方??相转化为与[001]取向垂直的P型纤维状筏形组织。合金晶向及预压缩和拉伸蠕变应力轴取向误差是预压缩合金内纤维状??相发生横向连接的原因。合金在预压缩及后续拉伸蠕变过程中??/?相界面能的降低是??相发生组织演化的驱动力。有/无预压缩的[001]取向合金在980℃/200 MPa条件下蠕变至稳态阶段的变形机制为位错在基体通道内的滑移和攀移。相对于未预压缩合金,预压缩后合金的微观组织结构使位错更容易在基体通道中滑移,其对合金沿[001]方向的应变率贡献更大,因此预压缩降低了合金在980℃/200 MPa条件下的蠕变抗力。     

取向偏离度对镍基第三代单晶高温合金DD9在760～1100℃横向拉伸性能的影响（英文）

研究[100]、[120]和[110]取向的镍基第三代单晶高温合金DD9在760～1100℃范围内的拉伸性能。采用OM、SEM和TEM观察显微组织与断口形貌。结果表明,[100]取向试样在760℃和850℃的抗拉强度高于[210]和[110]取向试样,而在980℃以上,三种取向试样的抗拉强度接近。[100]、[120]和[110]取向试样在760℃与980℃的断裂机制相同,而在1100℃条件下,[100]与[120]取向试样断口为韧窝断裂,而[110]取向试样断口为类解理断裂与韧窝断裂共存。在760℃条件下,仅在[100]取向试样中发现明显层错,而在1100℃条件下三种取向试样中位错组态相似。[100]、[120]和[110]取向试样拉伸变形过程中可开动的潜在滑移系数量不同是造成横向拉伸性能各向异性的主要原因。     

商业纯钛拉压塑性变形行为与机理

通过拉伸和压缩试验,获得了商业纯钛在不同温度和不同应变速率下的拉伸和压缩应力-应变关系,对比分析了拉压变形路径、变形温度和应变速率对商业纯钛塑性变形行为的影响;建立了Zener-Hollomon模型,获得了变形温度和应变速率对商业纯钛压缩变形加工硬化的作用规律及商业纯钛压缩变形加工图;基于电子背散射衍射技术,获得了商业纯钛晶粒取向分布,结合拉压变形特性阐明了商业纯钛拉伸塑性变形机理主要是滑移,压缩塑性变形机理主要分为滑移-孪生-滑移3个阶段。     

TA15钛合金的热变形微观组织与织构

采用X线衍射仪和EBSD分析研究近α型TA15钛合金在不同工艺参数下的热压缩变形组织和织构演变规律。结果表明:TA15合金热变形后淬火组织中存在针状马氏体α′相;晶粒在(101)和(002)滑移面上的滑移率先达到临界分切应力,发生塑性变形,使组织细化,并最终导致变形组织的择优取向;在小应变速率(0.01 s-1)和低变形温度(950℃)条件下,动态再结晶分数较高,产生较强的再结晶织构;随着变形温度和应变速率的升高,材料晶粒取向性减弱。     

一种[011]取向镍基单晶合金拉伸蠕变中的组织演化

在1040℃,137MPa下对[011]取向镍基单晶合金进行蠕变曲线测定,采用SEM观察热处理及蠕变后样品不同晶面的组织形貌,研究了[011]取向镍基单晶合金在蠕变期间的组织演化特征,并分析了组织演化的规律及影响因素。结果表明:取向差为4°的[011]取向镍基单晶合金经完全热处理后,组织是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中,并沿<100>取向规则排列;在拉伸蠕变期间,合金中γ′相转变成与[001]取向平行的纤维状筏形组织。由于施加拉伸载荷,使立方γ′相中的(100)晶面及γ基体相承受挤压力,可排斥较大半径的Al、Ta原子,而在(001)晶面产生较大的晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al、Ta原子,因而促使γ′相沿[001]取向定向生长成为纤维状筏形组织。在外加应力作用下,不同晶面γ′/γ两相界面的应变能密度变化是促使发生元素扩散和γ′相定向粗化的驱动力。     

塑性变形对Mg-Gd-Y-Zr合金析出行为及拉伸断裂行为的影响

研究塑性变形对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金析出行为及拉伸断裂行为的影响。结果表明：塑性变形引发的晶体缺陷为时效析出提供了更多的形核核心,不仅使β′相的数量增加,还促进晶界、孪晶与基体界面处析出相的生成。析出相数量的增多可有效阻碍拉伸变形过程中的位错滑移从而强化合金基体,2%变形合金可实现强度与塑性的良好配合。塑性变形量增大,微裂纹在晶界析出相与基体界面处产生并沿晶界扩展,再加之断口表面平滑刻面的形成导致合金的拉伸性能降低。     

[110]和[112]取向β-sn单晶体的形变行为

对[110]和[112]取向的单晶Sn试样在不同温度和不同应变速率下进行了拉伸实验．结果表明,两种取向的sn单晶体对应变速率都极为敏感,[110]取向晶体的应变速率敏感指数m为0．133,高于[112]取向的0．108,表现出较高的塑性．单晶sn在变形过程中表现出很强的加工硬化,[110]取向试样的加工硬化指数n约为0．54,高于[112]取向的0．46．通过电镜观察得到,[110]取向试样的变形以多系滑移方式进行,[112]取向试样是以交滑移和孪晶方式共同进行变形;[110]取向晶体首先开动的滑移系是{010}（100）,开动这个滑移系的临界分解切应力（CRSS）为3．1MPa．两种取向的单晶体变形的激活能Q在3552kJ／mol之间,根据激活能和滑移形貌的观察,得出变形过程是由交滑移机制控制的结论．     

一种单晶镍基合金压缩蠕变期间γ′相的定向粗化

对［001］取向单晶镍基合金恒温恒载压缩蠕变不同时间的组织形貌进行SEM和TEM观察表明：蠕变初期,两立方γ′相沿平行于应力轴方向扩散相连定向生长成为条形筏结构;垂直通道中基体[001］晶向共格应变量减小,应变能降低是合金元素定向扩散形成γ′相筏结构的驱动力;压缩与拉伸蠕变相比较,γ′相形筏所需要的时间较长,应力较大     

DEFORMATION BEHAVIORS OF [110] AND [112] ORIENTED β-Sn SINGLE CRYSTALS

对[110]和[112]取向的单晶Sn试样在不同温度和不同应变速率下进行了拉伸实验. 结果表明, 两种取向的Sn单晶体对应变速率都极为敏感, [110]取向晶体的应变速率敏感指数m为0.133, 高于[112]取向的 0.108, 表现出较高的塑性. 单晶Sn在变形过程中表现出很强的加工硬化, [110]取向试样的加工硬化指数n约为0.54, 高于[112]取向的0.46. 通过电镜观察得到, [110]取向试样的变形以多系滑移方式进行, [112] 取向试样是以交滑移和孪晶方式共同进行变形; [110]取向晶体首先开动的滑移系是{010}<100>, 开动这个滑移系的临界分解切应力(CRSS)为3.1 MPa. 两种取向的单晶 体变形的激活能Q在 35-52 kJ/mol之间, 根据激活能和滑移形貌的观察, 得出变形过程是由交滑移机制控制的结论.     

晶体取向对镍基单晶合金蠕变行为的影响

通过蠕变曲线测定及组织形貌观察,研究[001]、[011]取向镍基单晶合金在蠕变期间的组织演化及变形特征。结果表明:经完全热处理后,[001]和[011]取向合金中立方γ′相均以共格方式镶嵌在γ基体相中,并沿〈100〉取向规则排列。蠕变期间,[001]取向合金中γ′相沿垂直于应力轴方向形成N-型筏状组织,而[011]取向合金中γ′相沿[001]取向形成纤维状筏形组织,且在(100)晶面的筏状γ′相与施加应力轴方向呈45°角排列,其中,立方γ′相不同晶面中扩张晶格的法线方向是筏状γ′相的生长方向。在试验温度和应力范围内,与[011]取向合金相比,[001]取向合金具有较好的蠕变抗力。在高温蠕变后期,两取向合金中的筏状γ′相均发生粗化和扭折,其中,[001]取向合金在蠕变后期的变形机制是位错剪切γ′相,而[011]取向合金的变形特征主要是形变位错在基体通道中滑移。     

Influence of the Hot Deformation Conditions on the Texture Evolution in Mg-8Li-5Zn-2Re Alloy

通过光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射研究了Mg-8Li-5Zn-2Re合金热变形过程中组织和织构的演变。Mg-8Li-5Zn-2Re合金热挤压后,α相平行挤压方向伸长呈变形结构。在热压缩过程中随着温度的升高,α相转变为β相。在热挤压过程中,β相产生了{001}<110>和{110}<110>织构,而α相由于基面滑移出现了{0001}<10ī0>织构。由于压缩条件的变化,晶粒的取向分布发生了很显著的变化。利用XRD结果分析了热压缩实验中不同变形温度和应变速率下织构的演变规律。     

两相区退火温度对高强冷轧DP980显微组织力学性能和断裂行为的影响

研究了两相区退火温度对高强冷轧DP 980显微组织和力学性能的影响,并通过断口形貌分析以及拉伸前后的照片对比,分析了高强冷轧DP 980变形和断裂特性。结果表明,两相区退火温度通过影响双相钢中马氏体的碳含量、马氏体和铁素体的晶粒尺寸来影响其力学性能。实验所获得双相钢均为微孔聚集型的韧性断裂。     

退火态及马氏体态M5锆合金管轴向拉伸性能研究

M5锆合金经β相区淬火后会发生马氏体相变,为了解具有马氏体相的M5锆合金管的轴向拉伸性能并研究马氏体相对锆合金管轴向拉伸性能的影响,通过静态拉伸试验对退火态及马氏体态的M5锆合金包壳管室温轴向拉伸性能进行了研究,并采用扫描电镜对静态拉伸断口进行了观察。结果表明,马氏体态M5锆合金管比退火态M5锆合金管强度高,但塑性和韧性低;从微观断口形貌来看,两种状态的M5锆合金管轴向拉伸断口形貌均为韧窝,断裂机理均为微孔聚集型断裂,断裂类型均为韧性断裂。     

[111]取向镍基单晶合金在蠕变期间组织演化的有限元分析

采用弹塑性应力-应变有限元方法计算了[111]取向镍基单晶合金中γ/γ′两相共格界面的von Mises应力及应变能密度分布,研究了施加拉应力对γ/γ′两相界面von Mises应力分布及γ′相定向粗化规律的影响.结果表明:[111]取向镍基单晶合金经热处理后,组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中,沿(100)方向规则排列.当沿[111]取向施加拉应力蠕变期间,与近(010)γ′晶面的基体通道相比,近(001)γ′和(100)γ′晶面的基体通道有较大的von Mises应力,在主应力分量的作用下,(100)和(001)晶面分别沿[001],[010]和[010],[100]方向发生较大的晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al和Ti原子,这是促使γ′相在(010)面沿[001]和[100]方向定向生长成为层片结构的筛网状筏形组织的主要原因.