高应变速率下45钢绝热剪切变形特征

基于退火、正火、调质三种不同热处理状态的45钢的帽型试样强迫剪切实验,在Hopkinson压杆的不同速率加载条件下,利用金相显微镜和扫描电镜测试方法研究了材料绝热剪切的变形特征和敏感性,分析了组织因素对绝热剪切的影响规律。结果表明,材料的组织不同,其绝热剪切变形的特征也不同。45钢正火态、调质态中均出现转变带,其余为形变带。随着加载速率和材料强度的提高,绝热剪切带由形变带变为转变带,剪切带宽度越窄,绝热剪切越敏感。     

高速弹丸冲击诱发TC32钛合金中绝热剪切带的组织演化行为

采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了Ti-5Al-3Mo-3Cr-1Zr钛合金在高速弹丸冲击后的组织特征和演变行为。在弹坑周围,绝热剪切带(ASB)和剪切应力一直呈半圆状分布。观察到绝热剪切带中尺寸较大等轴晶粒和细长板条亚晶粒的旋转细化过程。采用聚焦离子束(FIB)技术准确地从ASB中的裂纹尖端取样制备TEM样品,在裂纹尖端区域周围发现非晶区、非晶-纳米晶过渡区域、细小纳米晶区共存。计算结果表明,绝热剪切带内温度升高可导致微观组织熔化,快速淬火后形成非晶区和细小的纳米晶。由于绝热剪切带中的显微组织是细小的等轴晶和非晶,具有较高的强度,使形变带与基体之间成为相对较弱的区域,绝热剪切带中的裂纹也主要在该区域萌生,裂纹通过微孔洞旋转联结的方式扩展。     

高强度钢中绝热剪切带的组织和硬度

测量了高强度钢中绝热剪切带的硬度，观察了绝热剪切带的微观组织形貌，研究了钢的碳当量和基体硬度对绝热剪切带组织和硬度特征的作用．结果表明：绝热剪切带易形成于高硬度钢中，但其硬度却与基体硬度无关，而仅取决于钢中的碳当量．绝热剪切带的硬度特征和带中细小、非变形组织形态等实验结果支持了高强度钢中绝热剪切带为相变带的观点．     

中温变形下TC4合金绝热剪切带研究（英文）

研究了TC4合金在中温变形过程中形成的绝热剪切带,应变速率为50 s-1,变形温度为560~660 oC。结果表明变形温度对绝热剪切带的形成有很大影响。剪切带宽度随着变形温度的升高从85μm增加至140μm。因为发生了加工硬化和绝热剪切带中产生的细晶强化作用,绝热剪切带对应的维氏显微硬度比基体高。讨论了绝热剪切带中微观组织演变规律,大应变以及高温使得绝热剪切带中发生了动态再结晶,形成了等轴的再结晶晶粒,再结晶晶粒尺寸为200 nm左右。本研究中形成的绝热剪切带具有形变剪切带和相变剪切的特点。     

Adiabatic Shear Band of TC4 Alloy during Warm Comp- ression

研究了TC4合金在中温变形过程中形成的绝热剪切带,应变速率为50 s-1,变形温度为560~660 oC。结果表明变形温度对绝热剪切带的形成有很大影响。剪切带宽度随着变形温度的升高从85μm增加至140μm。因为发生了加工硬化和绝热剪切带中产生的细晶强化作用,绝热剪切带对应的维氏显微硬度比基体高。讨论了绝热剪切带中微观组织演变规律,大应变以及高温使得绝热剪切带中发生了动态再结晶,形成了等轴的再结晶晶粒,再结晶晶粒尺寸为200 nm左右。本研究中形成的绝热剪切带具有形变剪切带和相变剪切的特点。     

帽状试样局域变形行为及绝热剪切的数值模拟

为了分析AZ31镁合金帽状试样在冲击载荷作用下的局域变形行为及绝热剪切的产生过程,采用LS-DYNA有限元软件对其进行2D数值模拟。结果表明,在冲击速率为18 m/s的载荷作用下,在沿着冲击方向呈45°的切应力方向上产生局域变形,变形量累积至一定值将产生绝热剪切和断裂。采用霍普金森压杆实验获得的绝热剪切带组织为动态再结晶细晶组织,硬度明显高于剪切带外组织的平均硬度。     

T2/QBe2爆炸复合界面结合层内的形变特征

采用平板爆炸复合方法制备T2/QBe2复合板材,并利用金相和扫描电镜电子背散射衍射技术对复合界面附近处QBe2和T2侧产生的绝热剪切变形及形变孪生的微观特征进行了观测.结果表明:由于T2和QBe2在物理性能、力学性能和热学性能上的差异,在爆炸载荷条件下只在QBe2中产生绝热剪切带,并且绝热剪切带内分布有十分细小的等轴晶;带内晶粒取向基本相同,带与带之间基体中的晶粒取向也基本相同,且两者还存在较大的取向差;爆炸冲击加载后,QBe2和T2两侧均产生了形变孪晶.     

α－钛／低碳钢爆炸复合界面结合层内的绝热剪切现象

利用光学显微镜（ＯＭ）、扫描电镜（ＳＥＭ）和透射电镜（ＴＥＭ）研究了α－钛／低碳钢爆炸复合界面结合层内α－钛侧产生的绝热剪切带（ＡＳＢ）内的微观组织结构。结果表明，ＡＳＢ内的晶粒得到显著细化，已转变为～０．１μｍ　的等轴细晶组织且晶粒内位错密度低。ＡＳＢ　内未发生ｈｃｐ→ｂｃｃ转变，亦无熔化迹象。依据ＡＳＢ　内的形变温度条件，利用动态再结晶理论进行了分析讨论：动态再结晶所产生的细晶组织可能导致高应变率下超塑性的发生，致使ＡＳＢ内发生大剪切应变。还对仅在界面层内α－钛侧产生ＡＳＢｓ　而钢侧却从未观察到ＡＳＢｓ这一现象首次从材料热粘塑性本构失稳理论，就材料物理－力学－热学三方面性能进行了综合分析，并表明：绝热剪切是一个速率相关过程。     

不同结构金属高速压缩力学行为及微观剪切结构差异

针对高锰TRIP钢、纯Cu、IF钢及装甲钢,利用Hopkinson杆在应变率为103~104s-1进行动态压缩实验,考察其抗冲击性能及剪切带形成时微观组织的差异.结果表明:动态剪切变形下,纯Cu和IF钢不易形成绝热剪切带,缺乏加工硬化能力,从而抗冲击性差;具有马氏体组织的装甲钢快速形成绝热剪切带,但剩余强度高,抗高速冲击性强;以奥氏体为主的TRIP钢有最高的加工硬化性,形变中产生的bcc马氏体(α′-M)可有效推迟绝热剪切带的产生且裂纹不易扩展,适于作为抗冲击材料.纯Cu及IF钢扩展的剪切组织为拉长的亚晶和小角晶界,剪切微织构弱,而TRIP钢及装甲钢绝热剪切带为细小的等轴晶和大角晶界,TRIP钢形成较强的{111}-{112}110fcc剪切微织构,装甲钢则形成弱的{110}111bcc剪切微织构.     

装甲钢板中绝热剪切带的特征

测量了碳含量（质量分数,％）分别为０．２４,０．２８,０．３０,０．３９和０．４４的Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｏ装甲钢板基体、变形区及绝热剪切带的显微硬度,观察绝热剪切带形貌的微观组织结构,结果表明：随硬度升高,绝热剪发带的数量增多,绝热剪切带的硬度远高于基体及淬火态试样的硬度,其硬度随碳含量变化的规律与淬火态试样随碳含量变化的规律一致,绝热剪切带微观组织是非常细小的马氏体板条构成的,未观察到绝热剪切带内部析     

钨丝增强铜基复合材料超高速撞击后的微观损伤

通过渗流铸造的方法将Cu78Al10Fe6Ni6合金与钨丝复合制备出Wf/Cu78Al10Fe6Ni6复合材料。采用二级轻气炮进行Wf/Cu78Al10Fe6Ni6复合材料弹体超高速侵彻混凝土靶的实验,实验速度为2.4km/s。借助透射电镜对侵彻后剩余弹体的微观组织进行观察,由于侵彻过程中高温高压的作用,剩余弹体的不同区域出现了不同的微观组织,从弹头到弹尾依次出现了非晶组织、再结晶、孪晶、层错和位错。非晶组织是由于弹体在撞击过程中产生的高温使基体铜合金发生了熔化而后又快速凝固产生的,再结晶组织是由于基体铜发生了旋转动态再结晶而产生的,孪晶、层错、高密度位错是由于弹体在侵彻过程中受到大的动载荷冲击发生严重塑性变形而产生的。     

Comparison of residual microstructures associated with impact craters in fcc stainless steel and bcc iron targets: the microtwin versus microband issue

Deformation microtwins characteristic of Neumann bands dominate the residual microstructures beyond a dynamic recrystallization and highly deformed regime below the crater wall of impact craters in polycrystalline bcc iron targets impacted by 3.2 mm diameter iron projectiles at velocities ranging from 0.5 to 3.8 km s⁻¹. Corresponding impact craters in polycrystalline fcc 304L stainless steel targets impacted by 3.2 mm diameter stainless steel projectiles at velocities ranging from 0.5 to 3.9 km s⁻¹ were observed to have a more limited dynamic recrystallization zone at the crater wall followed by a highly deformed transition into a region of mostly microtwins, but with some intermixing of grains containing microbands.     

37CrMnMo钢管径向摩擦焊接头组织与性能

在优化焊接工艺参数下实现了45钢径向环与37CrMnMo钢管的径向摩擦焊接.试验结果表明,径向环发生了强烈地塑性变形,焊缝表面有明显的氧化色,管体上具有很窄的热影响区.焊缝抗剪强度平均达401 MPa,略高于径向环母材.硬度从焊缝结合界面向两侧的径向环和管体母材逐渐降低.焊缝剪切断口平滑,呈现明显的剪切韧窝断裂特征,表明焊缝具有较好的塑韧性.接头金相组织分析结果表明,焊缝具有很窄的结合面,45钢径向环和37CrMnMo钢管体侧热影响区组织分别为铁素体＋珠光体＋贝氏体和贝氏体＋少量马氏体,相比较母材产生了少量的马氏体组织,但焊缝中心及热影区的组织得到了细化.     

高速弹丸冲击诱发TC4中绝热剪切带的微观结构

利用弹丸高速冲击TC4钛合金靶板,采用透射电子显微镜(TEM)研究诱发的绝热剪切带(ASBs)附近及内部微观结构。ASBs附近区域微观结构的观察表明,ASBs边界容易成为诱发裂纹萌生的核心;ASBs附近积聚了很大的内应力,容易形成高密度的缠结位错、条带状位错胞等位错组态和应力诱发马氏体结构。ASBs内部微观结构的观察表明,ASBs为应力诱发结构,沿垂直ASBs的方向,越接近ASBs的中心部位,晶粒碎化越严重;在ASBs中没有观察到典型的动态再结晶(DRX)晶粒特征,观察结果不支持ASBs中发生DRX以及ASBs的发源与传播都和DRX有关这一传统观点;同时在ASBs中心区域出现了玻璃态的非晶结构。     

Microstructure evolution of depleted uranium impacted by steel projectile at velocity of 50 m/s

The deformed microstructure evolution of depleted uranium impacted by steel projectile at a velocity of 50 m/s was investigated by means of confocal laser scanning microscope, electron backscatter diffraction, transmission electron microscope and indenter technique. The experimental results showed that the spherical cap crater was formed in depleted uranium target impacted by steel projectile, and the diameter and depth of the impacted crater were 5.45 and 1.01 mm, respectively. From crater rim to deep matrix, four deformed zones were classified, including twin fragmentation zone, high density deformation twin zone, low density deformation twin zone and matrix zone. Twinning was considered as the dominant plastic deformation mechanism of depleted uranium subjected to impact loadings. Besides twinning, the dislocation slipping also played an important role to accommodate the plastic deformation. Finally, the deformed microstructure evolution of depleted uranium under high velocity impact was proposed.     

Influence of Direct Quenching on Microstructure and Mechanical Properties of Steel Plate for Large Oil Storage Tanks

The influence of direct quenching on microstructure and mechanical properties of high performance steel plates for large oil storage tanks was studied. The direct quenched and tempered (DQ&T) steel plates were rolled at different finish rolling temperatures (1113 and 1173 K), and their microstructures and mechanical properties were compared with those of reheat quenched and tempered (RQ&T) steel plate. The optical microscopy of the DQ steel shows deformed grains elongated along the rolling direction, while complete equiaxed grains are visible in RQ steel. Transmission electron microscopy (TEM) of the DQ steel shows refined lath martensite with high density of dislocations, which acts as preferred precipitation sites for NbC or Nb(C,N) particles during tempering. In all the plates, strength decreases with increasing tempering temperature. The strength of RQ steel increased significantly compared with that of DQ steel at the higher tempering temperature, which leads to better tempering resistance in DQ steels. The optimum combination of strength and toughness (yield strength (YS) reaches 585 MPa, tensile strength (TS) 667 MPa, and Charpy impact energy at 253 K of 291 J) in the DQ steels is achieved by quenching at 1113 K and tempering at 923 K.     

回火温度对锯片用复合钢板组织性能的影响

对45Mn2V/Q345复合锯片用钢进行了系列温度的回火处理,测定了试验钢的强度与伸长率,并观察了其显微组织,分析了回火温度对复合钢板组织及拉伸性能的影响。结果表明:45Mn2V覆层淬火后得到针状马氏体,Q345钢基板形成板条马氏体。回火温度在400 ℃以下时,45Mn2V钢组织中析出的碳化物细小且弥散,超过400 ℃后则明显粗化,达到480 ℃时粗大的碳化物大量析出,导致试验钢的强度先随回火温度的升高而降低,但在480 ℃时有明显的增加。基板组织在回火过程中则主要发生马氏体板条的合并粗化,达到480 ℃后开始出现等轴的再结晶晶粒,但这一变化未能改善复合钢板的塑性。     

渗碳后M—B下复合组织及其力学性能的研究

作者先将5CrMnMo钢渗碳,然后进行马氏体与贝氏体复相处理,研究了其力学性能。研究表明:中碳钢渗碳后进行复相处理,组织中随B量增高,韧塑性连续升高;先M后B下组织性能提高主要是B下的韧塑性较好,而先B下后M组织则兼有B下的韧塑性和B下细化分割M片的作用。所以,中碳钢渗碳后M/B下复相处理为提高中碳钢制工件的强韧性提供了一条新的途径。     

带夹层材料的爆炸-轧制钛钢复合板工艺研究

为扩大钛-钢复合板的尺寸,采用一种新颖的组料方式,这种方法包括两个主要步骤,首先用爆炸焊接的方式将DT4夹层与钛板结合,然后按照对称方式组坯。研究轧制温度、退火温度对复合板剪切强度的影响。利用扫描电镜、光学显微镜和显微硬度试验机对复合板的微观组织和界面附近硬度进行分析。结果表明:复合板的结合强度取决于轧制温度和轧后退火温度,当轧制温度超过钛的α→β相变温度,并且退火温度超过750℃时,Ti/DT4界面脆性化合物明显增多,剪切强度显著降低;当退火温度超过900℃,Fe在钛中扩散速度快,显微硬度的峰值在钛侧出现;在550～650℃退火,复合板的结合强度略有升高。     

冷却介质对高强度贝氏体耐磨钢板组织和力学性能的影响

研究了不同冷却介质对贝氏体耐磨钢板组织和力学性能的影响。结果表明，轧制、低温回火及热轧后奥氏体化空冷低温回火耐磨板的组织为板条贝氏体铁素体和残留奥氏体，油冷、水冷热处理耐磨板的组织为板条马氏体和残留奥氏体。经轧制、低温回火及奥氏体化空冷低温回火，新型贝氏体耐磨钢板具有良好的强韧性配合。热轧后用控制奥氏体化介质冷却可以获得不同力学性能的耐磨钢板．