纯钛晶粒间反应应力对低轧制变形量取向变化的影响

用扫描电镜和背散射电子衍射技术观察了低轧制变形量工业纯钛晶粒取向与形状的变化,统计观测分析了变形过程中实际开动的滑移系,研究了变形过程中晶粒间的力学交互作用及其对滑移系开动和取向演变的影响。用Sachs模型和反应应力模型(RS模型)模拟计算了晶粒变形过程中开动的滑移系及取向的演变。结果显示,工业纯钛多晶体中各晶粒的塑性应变并不符合Taylor变形原则,Sachs模型能够部分地揭示滑移系的开动过程和取向演变的趋势。晶粒的塑性变形不仅取决于外应力的作用,晶粒间的反应应力也会对滑移系的开动和取向演变产生重要影响。采用基于晶粒间交互作用的反应应力模型可以更全面的揭示滑移系的开动过程,更准确的预测变形后的晶粒取向。晶粒间反应应力的高低受多种因素影响,其中,晶粒自身取向及其与周围晶粒取向关系对反应应力大小有重要影响。     

基于材料参数演化修正Arrhenius模型与BP-ANN模型的近 β Ti-55511合金等温压缩过程流动应力预测

为了研究Ti-55511合金在近β区域的热流动行为,在温度973–1223 K、应变速率0.001–1 s^-1条件下,利用Gleeble.3500热模拟试验机进行了等温压缩试验。对实验获得的流动应力曲线进行了修正,降低了摩擦与绝热温升等因素对流动应力的影响。采用考虑材料参数演化的修正Arrhenius模型和反向传播人工神经网络(BP-ANN)模型对钛合金热变形过程中的流动应力进行预测,并通过统计分析对预测模型精度进行了评估。将2种预测模型扩展的应力、应变数据植入有限元,模拟了热压缩实验过程。结果表明,Ti-55511合金的流变应力与应变速率呈正相关,与温度呈负相关,合金软化机制主要为再结晶。修正后的Arrhenius模型和BP-ANN模型都能描述流体的流动行为,BP-ANN模型在α+β区域的拟合精度高于修正后的Arrhenius模型,而在β区域的拟合精度低于修正后的Arrhenius模型。     

Ti600合金在(α+β)相区的热变形行为和本构模型

对具有片层状初始组织的Ti600合金的热变形行为进行了研究。变形温度范围为800~960 ℃,应变速率范围为10^-3~1 s^-1。随后提出了应变硬化指数（n）来表征流动软化和加工硬化之间的竞争。并且通过分析流变曲线和观察显微组织研究了该合金的软化行为。结果表明,变形参数对Ti600合金的流变行为有显著影响。当变形超过峰值应变之后,n值逐渐降低,动态软化过程开始占主导地位。微观组织分析表明：热变形过程中,α相的弯曲、破碎、动态回复和动态再结晶行为是造成Ti600合金软化的主要原因。最后基于实验数据,建立了3种本构模型,分别是应变补偿Arrhenius模型、Hensel-Spittel模型和修正的Arrhenius模型,来表征Ti600合金的流变行为。将3种模型预测的流变应力与实验结果进行比较,并计算其相关系数值和平均相对误差值来评估模型的准确性。3种模型的相关系数值分别为0.965、0.989和0.997,平均相对误差值分别为12.86%,9.74%和3.26%。这些结果表明,这3种模型都可以描述Ti600合金的流变行为,而修正的Arrhenius模型具有最高的预测精度。     

内生型(Ti0.474Zr0.34Cu0.06Be0.126)100 - x Fe x (x=0, 2)金属玻璃基复合材料的动态力学行为

为了解内生β-Ti相的Zr/Ti基金属玻璃复合材料的动态力学性能和热力学稳定性,采用力学弛豫谱研究了(Ti_0.474Zr_0.34- Cu_0.06Be_0.126)_100-xFe_x（x=0,2）金属玻璃复合材料。通过引入Fe元素,提高了β-Ti相的稳定性。此外,还发现了一个异常的内耗峰,这是由于在亚稳的β-Ti相中析出ω-Ti所引起的。在玻璃化转变温度T_g以下,由于相变和非晶基体部分结晶的耦合效应,2种金属玻璃复合材料的储能模量均表现出异常过冲行为。所得结果为更好地理解内生亚稳β-Ti型金属玻璃复合材料的复杂动态力学弛豫行为提供了借鉴。     

MoSi2/Mo涂层热震过程中界面应力分布和裂纹扩展的有限元模拟

在氢气保护下将MoSi₂/Mo涂层加热至1000 ℃,再迅速冷却至室温进行热震循环,表征了材料在热震循环过程中裂纹的演变过程并评估了MoSi₂/Mo涂层的热冲击行为。采用Abaqus软件计算了MoSi₂/Mo涂层在热冲击过程中的应力分布,讨论了热震循环中裂纹的发展过程。结果表明：Mo基体与MoSi₂涂层之间存在较高的热冲击应力,这将导致裂纹的萌生和扩展。计算结果显示：在最初的10次热震循环中,涂层产生了垂直于界面的裂纹,在界面上没有出现裂纹,涂层与基体仍结合良好;在随后的热震循环中开始出现界面裂纹,界面裂纹开始于垂直裂纹的末端区域,当垂直裂纹与界面裂纹汇聚,会导致涂层剥离和涂层失效。     

硅酸钙熔体局域结构的经典分子动力学模拟与结构热力学模型的比较(英文)

通过经典分子动力学模拟及一个新建的结构热力学模型计算获得了硅酸钙熔体的局域结构单元的全程分布。将这两种方法获得的5种SiO四面体的Qi分布进行比较,并与Raman光谱实验结果进行比较,结果吻合得非常好。这不仅给出了微结构单元在全成分范围内的全景分布,而且证明了我们的模型适合于针对光谱实验数据的后续热力学计算。与此同时,由不同歧化反应控制的5个成分区间也被精确划分。还从该结构热力学模型中首次获得了Qi之间的两种连接方式Qi-Ca-Qj和Qi-[Ob]-Qj的分布情况,并由此证明所有成分中都是以等价连接为主要的连接方式。     

TA15钛合金热变形应力应变曲线及本构模型

在变形温度分别为750,800,850,900,950,1000和1050℃,应变速率分别为0.001,0.01,0.1和1s~(-1)的条件下,对TA15钛合金进行了热压缩试验,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响。根据试验结果,计算了变形过程的温升,表明变形热所导致的温升大小与应变速率和应变均成正比,在T=750℃,ε=1s~(-1)的低温高应变速率条件下所产生的温升最大,可以达到122.63℃。基于Sellars-Tegart本构模型,建立了TA15钛合金热变形时的本构模型。     

应力场对相分解过程影响的计算机模拟研究（Ⅰ）——模型描述及对称成分下的相分离模拟

将扩散界面场模掣与Khachaturyan弹性应变能计算模型相耦合，对对称成分点调幅分解过程中应力场（包括外场）对析出相的形态及动力学过程的影响进行模拟研究。模拟结果表明：对于非均匀弹性模量系统在外加应力场作用下，沉淀相的析出过程发生重大的变化，粒子沿弹性软方向呈各向异性析出。     

应力场对相分解过程影响的计算机模拟研究(I)——模型描述及对称成分下的相分离模拟

将扩散界面场模型与Khachaturyan弹性应变能计算模型相耦合,对对称成分点调幅分解过程中应力场(包括外场)对析出相的形态及动力学过程的影响进行模拟研究。模拟结果表明:对于非均匀弹性模量系统在外加应力场作用下,沉淀相的析出过程发生重大的变化,粒子沿弹性软方向呈各向异性析出。     

Numerical Simulation of Controlling in Titanium Alloy Sheets Welding Residual Stress by Trailing Peening

It is a promising and new technology to apply welding with trailing peening to control welding stress and distortion of titanium alloy. Numerical simulation of conventional welding and welding with trailing peening of the titanium alloy sheet is carried out, using nonlinear finite element theory and the engineering analysis software MARC. The result shows that welding with trailing peening technology reduces longitudinal residual stress in welding joint effectively, and it is more effective to reduce residual stress to peen the weld than to peen the weld toe. It is a effective result that other technolooy and method used in welding can never achieved.     

应力场对相分解过程影响的计算机模拟研究（Ⅱ）——非对称成分及拐点以下的相分离模拟

采用扩散界面场模型对非对称成分点及拐点以下成分点同构两相分解过程中应力场（包括外场）对析出相的形态及动力学过程的影响作了比较系统的研究.模拟结果表明：对于各向异性系统在相分解过程中由于弹性应变能与界面能间的相互作用将会导致析出相在不同阶段呈现不同的形貌如网格结构、三明治多畴结构、沉淀宏观点阵结构以及板条状等;对于非均匀弹性模量系统在外加应力场作用下,沉淀相的析出过程发生重大的变化,粒子沿弹性软方向呈各向异性析出.此外,模拟结果还发现,在应力场（包括外加场情况）存在条件下,相析出的中前期长大过程中小粒子沿着弹性软方向相互联结成大粒子,在相变后期孤立的小粒子被大粒子的长大所消耗.     

Al-Zr(CO3)2体系反应合成复合材料的反应机制及动力学模型

开发了Al-Zr(CO3)2体系熔体反应法合成新型(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料,研究了Al-Zr(CO3)2体系的反应热力学、反应动力学及反应机制.结果表明:Al-Zr(CO3)2体系起始反应温度为850℃,且在铝熔体(850～1100℃)温度范围内反应能自发进行.X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析表明:反应合成的强化相为Al3Zr和α-Al2O3颗粒,其尺寸为0.1～1 μm,且在基体中弥散分布.反应过程中复合熔体水淬实验分析表明:反应析出的Zr量随反应时间延长而增大,当反应进行10 min就达到了总增量的90%,整个合成反应时间为15 min,且合成过程前期(反应3 min前)主要受化学反应控制,合成过程后期(反应10 min后)主要受扩散控制.Al-Zr(CO3)2体系中关键反应ZrO2与Al按反应-扩散-破裂机制进行,并建立了反应原理图、反应动力学模型和反应时间的动力学方程.     

魏氏组织TC17钛合金绝热剪切带(ASB)的组织与织构

利用热模拟试验机对原始组织为魏氏组织的TC17钛合金进行了热压缩试验,采用电子背散射衍射技术(EBSD)研究了不同变形参数对魏氏组织TC17钛合金材料显微组织与结构的影响。结果表明:在700℃以上进行热压缩变形时,魏氏组织TC17钛合金的材料均发生绝热剪切行为,所形成的ASB中心区域组织主要由动态再结晶形成的等轴状β相晶粒和少量α相组成。随变形温度升高,残余α相略有增加,β相晶粒尺寸增大。不同变形参数对于ASB中心区域β相的取向分布影响甚微,在β相中主要形成高斯织构。同时绝热剪切敏感性的研究表明,魏氏组织TC17钛合金具有较高的绝热剪切敏感性,且随变形温度升高,绝热剪切敏感性增强。     

碳热还原-化合反应制备超细TiCN粉末工艺与特性表征研究

以TiO2和制粒碳为原料,采用搅拌球磨-碳氮化工艺,在N2气氛中,通过碳热原位还原-化合反应,制备Ti(C1-x,Nx)粉末。研究了3种反应温度(1 600、1 700℃和1 800℃)和4组原料粉末摩尔比(n(C)/n(Ti)=2.3、2.4、2.5和2.6)对Ti(C1-x,Nx)粉末的物相、化学成分和粒度的影响。结果表明,在实验条件下制备的粉末均为单一物相成分;随反应温度升高和n(C)/n(Ti)增大,Ti(C1-x,Nx)粉末的x值随之降低;1 600℃条件下,当n(C)/n(Ti)为2.4时,合成的Ti(C1-x,Nx)粉末近似化学式为Ti(C0.41,N0.59),O和Cf含量均为0.25%,平均粒径约为0.7μm;1 700℃条件下,当n(C)/n(Ti)为2.6时,合成的Ti(C1-x,Nx)粉末近似化学式分别为Ti(C0.59,N0.41),O和Cf含量分别为0.13%和0.31%,平均粒径约为0.8μm。在此工艺条件下,制备的粉末各项综合性能指标相对较好。     

铸件热应力模拟中铸件/型(芯)相互作用的研究进展

铸造过程热应力分析是当前铸件数值模拟领域的研究重点和热点之一.其中铸件/型(芯)之间的相互作用的处理直接影响铸件铸造过程热应力分析的准确性.介绍了国内外处理铸件/型(芯)热力相互作用的研究进展,接触单元法是三维复杂铸件应力模拟发展的趋势.文章还介绍了砂型材料高温力学性能的研究情况.     

Microscopic Phase-Field Simulation of the Structure Transformation from DO22 to L10(M=1) Phase in Ni64Al21V15 Alloy

基于微观相场模型,研究了Ni64Al21V15合金在1150K时效过程中相结构演化。结合微观组织演化图像和各个格点上原子占位几率的演化,分析了DO22结构向L10(M=1)结构转变机制。合金沉淀中期,在相界处析出L10(M=1)结构。研究发现,L10(M=1)结构形成可分为3类:在DO22与L12相界处形核,沿[001]方向排列,向DO22相扩张;在DO22结构90°有序畴界处形核,沿[001]方向排列,向DO22扩张;在2个[100]向排列的DO22结构交界处形核,沿[100]方向排列,向DO22结构扩张。DO22相中,V主要占据β位,Ni主要占据α2和α3位,Al主要占据α1位;随后,V向α2位跃迁,在(002)面富聚且发生有序化,逐渐占据β和α2位,Ni原子发生面间跃迁,由α2位跃迁至α1位,逐渐占据α1和α3位,Al原子向相外扩散。DO22结构最终转变为高度有序的L10(M=1)结构。