纯钛的热变形行为及显微组织演变

用Gleeble-3500热模拟试验机对退火态纯钛试样,在变形温度298~723 K、应变速率10~(-4)~10~1s~(-1)下进行热压缩试验,研究变形温度和应变速率对其热变形行为及组织演变的影响。结果表明:纯钛的压缩行为与变形温度和应变速率存在相关性;当应变速率一定时,流变应力随变形温度的升高而减小;当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增大而增大。显微组织观察结果显示:在低温或高应变速率下变形时,形变组织主要为大尺寸等轴晶和孪晶,随着温度的升高或应变速率的降低,再结晶晶粒逐渐增多,孪晶数量减少,直至消失。     

润滑气体对箔片动压止推气体轴承静特性的影响分析

以新型鼓泡箔片动压止推气体轴承为研究对象,采用有限差分法和Newton-Raphson迭代法通过Matlab软件编程求解流固耦合的数值模型,得到了同一温度下不同润滑气体以及同一润滑气体在不同温度下的轴承气膜压力分布、厚度分布和承载能力;研究了润滑气体物性参数对航空涡轮冷却器中箔片动压止推气体轴承静特性的影响规律。结果表明:动力黏度较大的润滑气体形成较大的气膜压力和气膜厚度分布,并产生较高的承载能力;随着轴承长时间高速运行产生的高温导致的润滑气体物性参数的改变有利于提高轴承的承载能力。     

纯锆的动态力学行为及绝热剪切带

使用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对纯锆在室温下进行动态压缩实验,应变速率为800～4000 s-1。采用金相显微镜和Quanta200型扫描电子显微镜对绝热剪切带及压缩断口进行观察。结果表明,纯锆具有较低的应变速率敏感性,由于高应变条件下产生了高密度的孪晶,材料硬化显著增强,真应力-真应变曲线随应变增加呈上升趋势,最大抗压强度为843 MPa。纯锆试样中观察到明显的绝热剪切带,且沿剪切带出现裂纹,压缩断口呈韧性断裂。绝热剪切带的出现和发展是材料失效的主要原因。对剪切带内部的温度进行了估算,结果表明,纯锆剪切带内部最高温度为1564℃。     

原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响

室温下,对923 及1023 K退火1 h所得的不同原始晶粒尺寸的工业纯钛进行ECAP变形。通过TEM、EBSD、室温拉伸和显微硬度测试研究原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响。探讨纯钛ECAP变形孪生行为和变形机制。结果表明,退火温度越高,原始晶粒尺寸越大。1道次变形后,1023 K退火纯钛的晶粒细化效果更显著。4道次变形后,923 K退火纯钛的组织更细小均匀。随着变形道次的增加,屈服强度不断增大,1道次变形后增幅最大,约为100%,且原始晶粒尺寸越大,强度增幅越大。纯钛ECAP变形机制包括位错滑移和孪生,原始晶粒尺寸越大,孪晶数量越多。     

工业纯钛的室温低周疲劳行为

采用应变控制研究了工业纯钛的室温低周疲劳行为,对循环应力-应变行为和低周疲劳寿命数据进行了分析,得到了低周疲劳的相关参数;并对疲劳组织和疲劳断口进行观察与分析。结果表明:当总应变幅为0. 5%和0. 6%时,工业纯钛在疲劳变形前期表现为循环硬化,后期发生轻微的循环软化;当总应变幅大于0. 6%时,工业纯钛在疲劳变形过程中均呈现循环硬化现象。由显微组织观察可知,在低应变幅下,位错滑移是工业纯钛主要的疲劳变形机理,孪生变形在局部高应力集中区被激活;在高应变幅下,微观变形机制以孪生为主导,伴随着滑移。疲劳断口表明工业纯钛发生多源疲劳失效,在裂纹扩展区还会呈现二次裂纹,疲劳断裂为混合型断裂。     

ECAP制备超细晶生物医用钛及钛合金的研究进展

钛及钛合金由于质轻、弹性模量低、生物相容性佳和骨整合性优异,已成为应用最广泛的生物医学金属材料之一。然而,较低的塑性、耐腐蚀性能和耐磨损性能限制了其发展和应用。剧烈塑性变形被认为是对金属材料最有效的晶粒细化方法之一,其中,等通道转角挤压（ECAP）是制备块状超细晶（UFG）/纳米晶金属材料的常用技术。通过ECAP变形,可以制备具有优异综合性能的UFG钛及钛合金。本文综述了生物医用UFG钛及钛合金的ECAP制备方式,着重讨论了ECAP变形对钛及钛合金的组织、力学性能、耐腐蚀性能和耐磨损性能的影响,分析了钛及钛合金的ECAP变形机制和晶粒细化机制,提出了通过ECAP变形结合传统塑性加工和变形后热处理来进一步优化钛及钛合金综合性能的想法。     

室温ECAP变形纯钛孪生行为研究

室温下对纯钛进行多道次等径弯曲通道变形（ECAP），分别采用光学显微镜（OM）、透射电镜（TEM）、电子背散射衍射仪（EBSD）、室温拉伸和显微硬度观察，测试纯钛变形过程组织演变和力学性能变化规律，探讨纯钛室温变形机制和孪生行为。结果表明，纯钛ECAP变形过程中出现■拉伸孪晶和■压缩孪晶，随着挤压道次的增大，孪晶数量先增大后减小。孪晶的出现有效改变晶格取向，激发进一步位错滑移，辅助塑性变形过程，使纯钛显微组织有效细化，经过4道次ECAP变形，平均晶粒尺寸由约63.79μm细化至约2.81μm。1道次变形后晶粒细化效果最显著，平均晶粒尺寸比变形前减小约94%；随着变形道次的增加，晶粒细化效果减弱，4道次变形后平均晶粒尺寸累积减小约95.6%。同时，大量位错、孪晶和亚晶的形成，使得位错、孪晶以及亚晶之间的相互作用加强，显著提高了纯钛的屈服强度和显微硬度，4道次变形后，屈服强度从215 MPa增加到600 MPa，增幅为179%；显微硬度从HV 129增加到HV 200。由于1道次变形后晶粒细化效果最显著，并且出现大量孪晶和位错，屈服强度与硬度的增幅也最大。