汽车用高强度钢板的动态变形行为

对DP590钢板和CR340LA钢板在应变速率为0.003s-1(准静态)和20~700s-1(动态)下进行了室温拉伸试验,研究了试验钢板的动态拉伸变形行为、应变速率敏感性和动态断裂行为。结果表明:两种试验钢板的动态真应力-真应变曲线均无屈服平台,屈服后真应力随真应变的增加先快速增大后缓慢增大;应变速率对屈服强度的影响略高于对抗拉强度的影响,并且DP590钢板的应变速率敏感性和硬化指数均高于CR340LA钢板的;两种试验钢板的均匀伸长率均随应变速率的增加而降低;随应变速率的增加,DP590钢板中的位错密度增加,当应变速率不小于200s-1时出现位错胞;DP590钢板在准静态拉伸时发生明显颈缩,而动态拉伸时未发生颈缩,且随应变速率的增加,拉伸断口上的C形韧窝数量减少,等轴状韧窝数量增加。     

铁素体晶粒尺寸对铁素体—马氏体双相钢DP980动态变形行为影响

为了研究铁素体晶粒尺寸对铁素体—马氏体冷轧双相钢DP980动态变形行为的影响,通过连续退火试验,得到两组马氏体体积分数相同、而铁素体晶粒尺寸不同的试样。选取应变速度为1×10-4s-1和1×10-2s-1进行准静态拉伸试验;选取应变速度为500 s-1、1 000 s-1和1 750 s-1在分离式霍普金森拉杆(Split Hopkinson tensile bar,SHTB)上进行动态拉伸试验。使用不考虑晶粒尺寸影响的Johnson-Cook(J-C)率相关模型和考虑晶粒尺寸影响的修正的Khan-Huang-Liang(KHL)率相关模型分析双相钢的动态变形行为,并引入可决系数R2来判定试验结果与模型的吻合关系。分析结果得出修正的KHL模型与试验结果吻合较好,其可决系数R2达到了0.998 7,表明修正的KHL模型可以很好地描述DP980材料在低应变速度和高应变速度下的变形行为,能够反映铁素体晶粒尺寸对DP980动态变形行为的影响。     

应变速率对HC340LA低合金高强度钢板拉伸性能的影响

研究了四种应变速率(10-3,5,50,200s-1)下HC340LA低合金高强度钢板的拉伸性能、显微组织和断口形貌。结果表明:与准静态拉伸(应变速率10-3 s-1)相比,高应变速率(应变速率5,50,200s-1)下试验钢表现出更好的塑性、更高的抗拉强度和屈强比;而在高速拉伸时随着应变速率的增加,其塑性和抗拉强度降低,主要原因是铁素体的晶粒尺寸减小且分布不均匀,晶界增多;HC340LA钢板的断裂服从韧性断裂机理,与应变速率200s-1时相比,应变速率50s-1时断口中的韧窝较为均匀,尺寸大而深。     

DP780冷轧热镀锌钢板点焊接头的高速拉伸性能

利用拉伸试验设备对1.2mm厚DP780冷轧热镀锌钢板点焊接头分别进行了准静态拉伸和高速拉伸试验,分析了点焊接头的高速拉伸特性,并与母材的进行了对比。结果表明:在准静态拉伸和高速拉伸时,点焊接头试样分别在一侧母材和过渡弧处发生断裂;准静态拉伸时的最大拉伸力为9.90kN,随着应变速率的增大,最大拉伸力逐渐增大,在应变速率为500s~(-1)时达到11.50kN;当应变为0.20~0.25时,点焊接头发生断裂失效,而此时仍处于母材的安全有效区间内。     

国产锻造态316L不锈钢在高温高压水环境中的应力腐蚀行为研究

在模拟核电一回路的高温高压水环境中,采用慢应变速率拉伸方法,研究不同应变速率下锻造316L不锈钢的应力腐蚀行为,并通过扫描电镜对试样断口形貌进行分析。结果表明,在290℃的高温高压水环境中,随着应变速率的降低,材料的应力腐蚀敏感性逐渐增强。当应变速率为2×10~(-5)s~(-1)时,断口未发现脆性解理特征。应变速率为2×10~(-6)s~(-1)时,在290℃和320℃两种服役温度下,材料都具有一定应力腐蚀开裂倾向,敏感性随温度的升高也略有增强。当应变速率降为1×10~(-6)s~(-1)时,断口边缘呈现明显的脆性解理断裂特征。使用修正的Arrhenius模型来描述锻造316L不锈钢高温高压环境下拉伸时的本构关系,计算出变形激活能Q=213.7 kJ/mol,并得到了其高温拉伸本构方程,由本构方程计算得到的抗拉强度和试验所测值的平均相对误差为0.45%,说明该本构方程能较准确计算出锻造316L不锈钢在不同高温高压条件下的抗拉强度。     

GH4169高温合金的动态力学行为及其本构关系

采用材料试验机对GH4169高温合金光滑试样与缺口试样进行应变速率为0.000 1～0.010 0s-1下的室温准静态拉伸试验,再利用分离式霍普金森拉、压杆装置进行温度为20～400℃、应变速率为1×102～4×103 s-1下的动态拉伸、压缩试验,得到准静态和动态下的真应力-真应变曲线与失效应变;根据试验数据,采用分步拟合法确定了Johnson-Cook材料模型和失效模型参数,基于Johnson-Cook模型对动态压缩行为进行模拟,并进行试验验证。结果表明:GH4169高温合金的屈服强度随应变速率的增大而增大,随试验温度的升高而降低,该合金具有应变速率强化效应和温度软化效应;模拟结果与试验结果吻合得较好,真应力-真应变曲线的最大相对误差为5.91%,表明经修正后的Johnson-Cook模型可较好地描述GH4169高温合金的动态力学行为。     

挤压态ZE10镁合金的超塑性研究

对挤压态ZE10镁合金在300～400℃及应变速率10-4～10-2s-1条件下进行了超塑性拉伸试验研究。结果表明:晶粒约为5 μm的ZE10镁合金挤压材,在350℃及应变速率为4．80× 10-3s-1条件下即可获得330％的较大伸长率,在5．55×10-4s-1应变速率下,可获得364％的最大伸长率。在350℃以应变速率4．80×10-3s-1拉伸,在变形初始阶段伸长量为50％时,合金的晶粒尺寸为2．8μm,当试样拉伸至断裂时,晶粒尺寸为4．2μm。说明在变形过程中具有动态再结晶的发生,而且晶粒长大趋势较小。试样拉断时,断口具有典型的空洞形貌特征。     

不同温度和应变速率下P92钢的高温拉伸特性

采用Instron5869拉伸试验机,在550~650℃、1×10~(-3)~1×10~(-5) s~(-1)应变速率条件下对P92钢进行了高温拉伸试验,分析了温度、应变速率对P92钢高温拉伸特性的影响,并得到了P92钢的本构方程,同时预测了1×10~(-4) s~(-1)和不同温度条件下的σ_(ε=0.1)值。结果表明:温度和应变速率是影响P92钢高温拉伸行为的两个重要因素,钢的强度随温度升高而降低,随应变速率增加而增大,断后伸长率和断面收缩率均随温度升高而增大;P92钢的变形激活能为92.24kJ·mol~(-1),不同温度下σ_(ε=0.1)的预测值与文献中的试验值比较吻合。     

不同应变速率下D1车轮钢的拉伸性能与断口形貌

在不同应变速率下对D1车轮钢进行准静态和动态单轴拉伸试验,研究了应变速率对其拉伸性能的影响,并对断口形貌进行了分析。结果表明:D1车轮钢呈现出一定的应变速率敏感特性,其屈服强度和塑性流动应力均随着应变速率的增大而增大;取样方向对车轮钢的力学性能几乎没有影响;其拉伸断口具备明显的纤维区和剪切唇特征,但放射区特征不明显;准静态拉伸试样为韧性断裂机制,而动态拉伸试样则呈现出准韧性断裂机制。     

3004铝合金的拉伸变形特征

在应变速率为5.56×10-5~5.56×10-3s-1的范围内,温度223~773 K,对3004铝合金进行了系列拉伸试验,探索其形变规律。结果表明:3004铝合金在形变过程中会出现动态应变时效现象;在给定的应变速率下,动态应变时效仅发生在一定的温区;在该温区内,应变速率敏感性出现了负值,强度出现了一个平台,加工硬化速率出现峰值,拉伸断口呈现脆性特征。     

Dynamic tensile characteristics of TRIP-type and DP-type steel sheets for an auto-body

This paper is concerned with the dynamic tensile characteristics of transformation-induced plasticity (TRIP)-type and dual phase (DP)-type steel sheets at intermediate strain rates ranging from 0.003 to 200 s⁻¹. The dynamic responses of TRIP600, TRIP800, DP600 and DP800 steel sheets are investigated with the evaluation of stress–strain curves, the strain rate sensitivity, the fracture elongation and the effect of pre-strain. The dynamic responses were acquired from dynamic tensile tests at the intermediate strain rates with a high-speed material testing machine developed. Experiments were carried out with specimens whose dimensions were carefully determined by finite element analyses and experiments to induce uniform deformation in the gauge section at the intermediate strain rates. The tensile tests provide stress–strain curves and the strain rate sensitivity. Experimental results show two important aspects for TRIP-type and DP-type steel sheets quantitatively: The flow stress increases as the strain rate increases and the fracture elongation and the formability of TRIP-type sheets are better than those of DP-type sheets at the intermediate strain rates. The pre-strain effect was also investigated for two types of metals at the intermediate strain rates. TRIP600 and DP600 steel specimens pre-stained by 5% and 10% were elongated at the strain rate of 0.003 s⁻¹ for quasi-static loading, and then tested at strain rates of 0.003, 1, 10 and 100 s⁻¹. The results demonstrate that the mechanical properties of TRIP600 and DP600 steels are noticeably influenced by the pre-strain when the strain rate is over 1 s⁻¹. The ultimate tensile strength as well as the yield stress increases due to the pre-strain.     

轧态CrCoNi中熵合金动态拉伸本构模型的建立和变形机理研究

CrCoNi中熵合金在准静态拉伸下具有良好的强度和塑性,而其动态拉伸力学行为还有待研究。利用霍普金森拉杆分别对CrCoNi中熵合金试样进行了室温(298 K)和低温(77 K)下不同应变率的动态拉伸力学行为研究,建立了修正的J-C(Johson-Cook)本构模型对其塑性流动行为进行了较好的描述,通过断后样品的微观组织表征揭示了其变形机理。结果表明：室温下CrCoNi中熵合金的强度和塑性随着应变率增大逐渐提高。与准静态拉伸相比,动态拉伸应变率为1 200～5 000 s^-1时,试样的屈服强度增大至560 MPa到1 150 MPa,伸长率增长至60%到90%;低温下强度表现出相似的应变率效应且强度较室温下更高,但韧性有所降低。变形机理结果表明：相比于室温准静态,室温动态拉伸下试样内部孪晶密度更大且交叉孪晶出现、FCC→HCP相变发生、纳米晶形成,三者共同作用促使CrCoNi中熵合金加工硬化提高;相比于室温动态拉伸,低温动态拉伸下试样孪晶密度过大导致孪晶增厚,且纳米晶形成,促使试样加工硬化进一步提高,而孪晶增厚加强了对位错的阻碍致使韧性降低。     

连续定向凝固铜棒及其冷加工后的组织和力学性能

研究了连续定向凝固铜棒及对其进行大变形量冷加工后的线材的微观组织和力学性能。凝固铜棒具有纵向连续柱状晶组织,塑性优异,伸长率达到50．5%。经过冷轧和冷拔,柱状晶组织细化为纤维晶组织,并产生显著的加工硬化。经过真应变为3．6的冷变形加工,其抗拉强度由未变形的140MPa提高到418MPa,伸长率则下降了近70％。断口形貌观察表明：凝固铜棒、轧制后的铜杆及拉拔后的铜线都是穿晶韧性断裂．其微观断口均呈山峰状,且峰顶依次逐渐尖锐。     

铸态铝锰黄铜的超塑性及超塑成形

对铸态铝锰黄铜的超塑性进行了试验与生产应用的研究。结果表明：铸态合金的晶粒尺寸平均为140μm,在不经任何预处理的情况下,具有良好的超塑性。用铸态毛坯作滑阀零件的超塑成形表现出良好的成形性和空洞的焊合性,超塑成形后经适当的恢复热处理,其力学性能和耐磨性均优于锻态毛坯的超塑成形零件。     

冲压用热轧钢板的冷变形特性

在二辊轧机上对CSP轧制的SPHD钢板进行了冷变形,在拉伸试验机上测定了冷变形后钢板的抗拉强度和伸长率,分析了其加工硬化的情况,并对不同冷变形程度下钢板轧制方向的横截面组织进行了分析.结果表明:经冷变形后,试验钢的抗拉强度σb增大,伸长率δ减小,抗拉强度变化量△σb随着变形量的增大而增大,加工硬化明显;轧向横截面晶粒随着变形量的增大而细化.     

高应变率对AM60镁合金力学性能的影响

分别采用静态拉伸试验机和冲击拉伸试验机测定了AM60压铸镁合金在不同应变率下(0.000 1,0.01,300和1 400 S-1)的拉伸力学性能,重点分析了高应变率对合金力学性能的影响,并用扫描电镜(SEM)对拉伸断口进行了分析.结果表明:在应变率很低和很高时,合金的屈服强度、抗拉强度随着应变率的增加变化不大;从静态和动态(高应变率)结果综合比较来看,应变率对强度和断后伸长率有一定的影响,而弹性模量则对应变率不敏感;另外,动态和静态的断裂方式基本相同,都是以准解理断裂为主,局部区域呈沿晶断裂,局部区域存在典型的缩松断裂形貌.     

复合材料率相关本构模型的研究

在不同温度环境下,利用ＭＴＳ材料试验机,在中等应变速率（１／ｓ）下,对玻璃布－环氧层板的动态力学性能进行了实验研究,获得了杨氏模量、拉伸强度和泊松比等力学参数;对该层板材料在不同温度、不同应变速率下的应力应变曲线和破坏过程进行了分析讨论。根据实验数据,拟合了玻璃布－环氧层板材料的本构关系     

一种弱界面结合涂层面内抗拉强度测试方法

基于界面自由和均匀应变理论模型,推导出形式较为简单的弱界面结合涂层—基体系统应力和应变计算公式;通过实验进一步验证上述计算公式,公式可用于测试弱界面结合的涂层和基体系统的面内抗拉强度。结果证实:测试方法简单有效,实验测得60μm～250μm厚6%Y2O3-ZrO2涂层的面内抗拉强度值分布在323.5 MPa～376.2 MPa之间,且随着涂层厚度增加,涂层面内抗拉强度值小幅下降。     

CVD碳涂层对SiC纤维性能的影响

采用化学气相沉积的方法,在SiC纤维表面沉积了一层C涂层,通过拉伸实验对涂C前后的SiC纤维强度进行比较分析,用扫描电子显微镜对其形貌进行观察。结果表明,表面涂C使SiC纤维表面致密光滑,弥合了纤维表面的孔隙、微裂纹等缺陷。表面涂C后SiC纤维的强度比涂C前提高了1000 MPa左右,且明显减少了纤维强度的分散性,Weibul模数明显提高。本文的C涂层厚度不到1μm,说明仍可进一步优化CVD工艺。