应力约束条件下Ti_(49.8)Ni_(50.2)合金的逆相变行为

对经8.25%预应变后的Ti49.8Ni50.2合金在不同恒应力(10,60,110,160,210,260和310MPa)约束下的逆相变行为进行了研究.结果表明:约束应力使得储存在马氏体中的弹性能释放,导致逆相变温度(A′s,A′f)升高;应力约束条件下马氏体在逆相变过程中,由于发生了塑性变形,引起了回复应变的减少;相变温度的升高和回复应变的减少均与约束应力成线性关系;还推导出了变应力约束条件下逆相变产生的回复应力和马氏体转变量的计算公式.     

30Cr2Ni4MoV钢马氏体相变塑性分析

利用Gleeble-3500型热模拟机,对单轴应力载荷作用下30Cr2Ni4MoV钢马氏体相变过程中的塑性行为进行了实验分析。采用不同的应力加载方案,测试试样在不同载荷作用下的总应变,并对试样的弹性应变、组织应变及热应变进行分离,最终得到相变塑性应变。采用Greenwood-Johnson相变塑性模型得到试验钢种的相变塑性参数K。研究结果表明:马氏体相变塑性应变是30Cr2Ni4MoV钢在热处理过程中发生变形的重要原因,相变塑性应变与参数K随外加载荷的增大而增加。     

基于相变与收缩耦合的1Cr12焊缝冷却动态力学行为

建立了相变体积应变与混合相力学性能的固态相变模型,同时考虑随动硬化与相变塑性的影响,研究了各因素对1Cr12钢焊缝冷却动态力学行为的影响规律。在此基础上,开展了焊接试验件纵向残余应力的验证试验,试验结果与模拟结果吻合良好。研究结果表明：马氏体相变的体积膨胀、力学性能变化以及塑性机制均对焊缝收缩的动态力学行为有一定的影响,且各因素共同作用下焊缝纵向应力由收缩拉伸状态转为受压状态。     

基于功热转换机理修正SUS301L-MT不锈钢J-C本构模型

在常温下对SUS301L-MT不锈钢进行了应变速率为0.000 5 s^-1的准静态和0.1～500 s^-1的动态拉伸试验,基于经典J-C模型拟合得到其应力-应变曲线,通过最大拟合优度和匹配优度确定应变速率敏感系数,对经典J-C本构模型的模拟准确性进行分析;引入动态放大模量确定马氏体相变强化和绝热温升软化的临界应变,对J-C模型进行修正,并对修正模型的拟合结果进行了验证。结果表明：经典J-C本构模型无法准确描述试验钢在高应变速率塑性变形时的马氏体相变强化效应和绝热温升软化效应;修正后的J-C本构模型可准确描述应变速率在0.000 5～500 s^-1时试验钢的力学行为,其匹配优度高达0.985,表明该模型合理有效。     

P92钢锅炉管道焊接组织分析与残余应力模拟

对P92钢管道进行了多层多道焊接试验,采用X射线衍射法测量焊接残余应力,并对焊接接头进行金相组织分析和硬度测试。基于SYSWELD软件开发并优化了P92钢相变耦合焊接模型,并考虑马氏体相变的Satoh试验和P92钢管道多层多道焊接模拟。焊接试验结果表明,焊缝为淬火马氏体组织、硬度较高,母材为回火马氏体组织、硬度较低,热影响区为混合组织、硬度呈下降趋势。有限元模拟结果表明,模拟所得残余应力分布与实测值吻合,证明了焊接模型的准确性。残余应力的分布与演变过程表明,马氏体相变引起的体积应变与塑性应变对残余应力的形成过程和分布影响显著,且马氏体相变效应在当前焊道作用最为明显,前道焊道的压应力会被后续的热源载荷消除。     

高速干硬切削表面白层相变元胞自动机模拟

高速干硬切削已加工表面白层形成过程中伴随着奥氏体相变与马氏体相变,而奥氏体和马氏体微观组织结构决定了已加工表面宏观上的机械性能。为了可视化地描述白层形成过程中奥氏体相变与马氏体相变演化过程,根据TEM暗场照片测得已加工表面白层晶粒尺寸,并通过晶粒尺寸计算得到奥氏体形核数量,同时结合白层形成过程中奥氏体相变与马氏体相变特征定义了元胞自动机演化规则,建立了二维元胞自动机奥氏体相变与马氏体相变组织演化模型。模拟了已加工表面白层形成过程中的奥氏体相变与马氏体相变,得到了不同后刀面磨损量的白层马氏体形核密度。模拟得到的马氏体形核密度变化规律表明,减小后刀面磨损量有助于提高已加工表面白层内马氏体强度,从而提升已加工表面抗疲劳破坏性能。     

相变诱发塑性钢板的非弹性回复行为及其对回弹的影响

分析相变诱发塑性钢板因塑性变形而引起的非弹性回复行为.通过相变诱发塑性钢板在不同应变水平下单向拉伸试验,对变形前后的微观组织进行扫描电镜金相观察,用位错理论对非弹性回复的机理进行分析,重点对相变诱发塑性钢板卸载后的应变回复的组成及其随塑性应变的变化规律进行详细的讨论,通过试验数据的拟合建立弹性模量模型.将该模型引入有限元软件中进行U形件的回弹仿真,并进行试验验证.研究表明:相变产物马氏体引起微观结构改变,导致相变诱发塑性钢板具有显著的非弹性回复行为;相变诱发塑性钢板卸载后的应变回复由弹性部分和非弹性部分组成,其中非弹性回复所占比例最高可达20%;采用建立的弹性模量模型的回弹仿真结果与试验值吻合较好.     

形状记忆合金管接头热机耦合行为的有限元数值模拟

为了克服形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)管接系统在装配过程中的数值模拟不够精细,SMA管接头紧固力影响因素研究不够详尽的缺点,基于热力学Gibbs自由能,推导SMA在相变过程中应力张量增量与马氏体体积分数增量之间的关系,基于非线性有限元分析软件ABAQUS二次开发功能,同时考虑材料弹性模量的变化以及马氏体相变的温度效应,编写ABAQUS用户材料子程序,对连接系统的装配过程进行数值模拟,有效描述整个管接系统在热力耦合作用下的相变和力学行为。数值结果表明,被连接管壁的应力最大值出现在内壁靠近管接头端口位置;管接头端口附近接触应力梯度很大,沿轴向从零迅速增加到最大值,然后逐渐回落到一个较高的稳定接触应力值;管接头管壁内的应力和马氏体相变沿管壁由内向外呈梯度分布;整体接触压应力水平表现出与管接头壁厚成正相关,与管接头内径成负相关,与扩径内压无关特性。更准确模拟了SMA管接系统在装配过程中的相变和力学行为,详尽分析了管接头产生紧固力的影响因素,为SMA管接头的设计提供理论基础和指导。     

相变能及相变诱发塑性增量的测试

利用亚稳态材料的拉伸曲线,通过产生应变诱发马氏体相变前的奥氏体硬化曲线段外推,提出了相变能及相变诱发塑性增量的测试方法;并以铬镍系奥氏体不锈钢为例进行了测试.结果表明:奥氏体不锈钢在-196℃时,随应变量的增加单位体积分数(1%)马氏体的相变能基本保持恒定,其值为11.3×106J·m-3;单位体积分数(1%)马氏体相变诱发的塑性增量为0.205%.     

形状记忆合金超弹性螺旋弹簧的力学模型

结合普通金属螺旋弹簧的弹性变形理论和形状记忆合金(SMA)的力学本构模型,分析与描述SMA螺旋弹簧的簧丝横截面上应变、应力分布规律,进而推导SMA螺旋弹簧的相变临界参数计算公式。基于SMA螺旋弹簧的宏观试验现象和推导的相变临界参数计算公式,建立描述SMA螺旋弹簧的轴向变形和轴向外力间关系的力学模型。理论计算与试验结果的对比表明,建立的SMA螺旋弹簧力学模型能准确预测SMA螺旋弹簧的轴向外力和轴向变形间的关系,并克服有限单元法模拟计算SMA螺旋弹簧时在几何建模和数值收敛等方面的局限性,可为研究SMA螺旋弹簧的力学行为和基于SMA螺旋弹簧的结构设计提供必要的理论基础和技术参考。     

高强度钢板热成形热、力、相变数值模拟分析

在已建立的高强度钢板热成形热、力、相变多场耦合本构模型和板料、水冷模具相互耦合的接触热传导模型基础上,基于自主开发的商业化金属成形CAE软件KMAS(King-Mesh analysis system)构建热成形热、力、相变耦合的非线性、大变形静力显式数值模拟模块。对典型U形高强度钢板的热成形过程进行数值模拟分析;计算板料与模具相互耦合的温度场变化规律,并将钢板组织相变释放的潜热考虑其中;将温度场计算结果引入热成形热、力、相变多场耦合的本构方程和静力显式有限元列式中,计算钢板等效应力和组织相变分布变化规律。通过钢板温度场以及马氏体转变量数值模拟结果与试验结果的一致性对比,验证建立的多场耦合本构模型和KMAS热成形仿真模块的正确性和有效性。     

马氏体相变和形状记忆合金

简介热弹性马氏体相变,由应力诱发马氏体相变而出现材料的伪弹性现象,以及随同马氏体相变和逆相变所显示的形状记忆效应.阐明合金具有形状记忆的条件及示例.略述形状记忆的机制。     

Thermo-mechanical-martensitic Transformation Numerical Simulation of High Strength Steel in Hot Forming

在已建立的高强度钢板热成形热、力、相变多场耦合本构模型和板料、水冷模具相互耦合的接触热传导模型基础上,基于自主开发的商业化金属成形CAE软件KMAS(King-Mesh analysis system)构建热成形热、力、相变耦合的非线性、大变形静力显式数值模拟模块.对典型U形高强度钢板的热成形过程进行数值模拟分析;计算板料与模具相互耦合的温度场变化规律,并将钢板组织相变释放的潜热考虑其中;将温度场计算结果引入热成形热、力、相变多场耦合的本构方程和静力显式有限元列式中,计算钢板等效应力和组织相变分布变化规律.通过钢板温度场以及马氏体转变量数值模拟结果与试验结果的一致性对比,验证建立的多场耦合本构模型和KMAS热成形仿真模块的正确性和有效性.     

无机非金属材料的马氏体相变(Ⅰ)

本文对无机非金属材料，包括ZrO2、CeO2－ZrO2、Y2O3－ZrO2及其他材料的马氏体相变进行了评述。讨论了含ZrO2陶瓷马氏体相变的尺寸效应，表征了ZrO2陶瓷中所谓t→m等温马氏体相变为贝氏体相变。     

无机非金属材料的马氏体相变（I）

本文对无机非金属材料，包括ＺｒＯ２、ＣｅＯ２－ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３－ＺｒＯ２及其他材料的马氏体相变进行了评述。讨论了含ＺｒＯ２陶瓷马氏体相变的尺寸效应，表征了ＺｒＯ２陶瓷中所谓ｔ→ｍ等温马氏体相变为贝氏体相变。     

相变温度对焊接残余应力的影响规律及机理分析

通过对焊缝金属相变温度、相变膨胀应变和焊接接头残余应力的测试，分析了相变应力的产生及其对焊接残余应力的影响，相变应力不仅能够降低焊缝金属由于热收缩所引起的残余拉伸应力，而且在一定的条件下还可以产生残余压缩应力，论述了相变温度对焊接残余应力的影响规律以及获得残余压缩应力的相变温度范围，试验证明相变温度在100～300℃范围内，焊缝金属可以获得残余压缩应力，其中在190℃左右时残余压缩应力达到最大。     

T10钢宽带激光相变硬化的组织与性能研究

采用宽带激光相变硬化工艺对T10钢表面进行了改性处理 ,并对改性后的组织与性能进行了研究 ,结果表明 ,硬化区组织为针状马氏体 +少量残余奥氏体。热影响区组织为少量针状马氏体 +珠光体 +网状渗碳体。基材组织为珠光体+网状渗碳体。淬硬层表面的洛氏硬度最高值为HRC6 3 5 ,淬硬层内的显微硬度分布均匀 ,最高显微硬度值约为HV94 0 ,从硬化区→热影响区→基材显微硬度呈梯度变化。激光相变硬化后淬硬层表面的残余应力分析表明 ,淬硬层表面存在压应力 ,压应力的最大值为 - 4 2 9MPa。     

不同磨损介质下铜锌铝形状记忆合金滚动磨损性能与磨损机制研究

研究了3种成分铜锌铝形状记忆合金在不同磨损介质下的滚动磨损性能，用扫描电镜对磨损表面进行了观察，分析了不同介质下合金失重机制。结果表明：油润滑条件下，不同相变温度的合金耐磨性有差异，马氏体相合金比β相合金耐磨，其失重机制主要为磨粒磨损；在酸、碱条件下，合金的相变温度对舍金的耐磨性几乎没有影响，原因在于酸、碱破坏了合金磨损表面的组织，使其不能发挥形状记忆合金所具有的应力诱发马氏体相变和马氏体的择优取向的特性，其磨损失重机制主要为粘着磨损和腐蚀磨损。     

NiTiNb记忆合金热力学性能的试验及其唯象本构模型

现有形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)管接头数值分析中没有考虑塑性变形及其影响,基于不可逆热力学框架,考虑塑性变形对逆向马氏体相变的影响,构建相变和塑性耦合的NiTiNb SMA唯象学本构模型,基于有限元软件ABAQUS二次开发功能,编译用户自定义子程序,对SMA热机耦合作用过程进行数值模拟,并与NiTiNb合金低温下的拉伸和约束升温性能试验研究结果对比。结果表明,数值分析结果能够很好地描述试验所得的应力应变曲线和升温过程的应力温度曲线特征,能够描述材料预变形提高逆向马氏体相变温度的规律,得到低温变形及升温恢复过程中材料内部Mises应力、等效相变应变和等效塑性应变的演化规律。结果表明数值仿真与试验取得了较好的一致性,为进一步的SMA管接头装配性能模拟及设计优化奠定基础。     

磨削淬硬残余应力的有限元分析

文中基于ANSYS软件介绍了磨削淬硬残余应力的有限元分析方法,对磨削淬硬过程中的温度场、热应力、热-力耦合应力、热-力-相变耦合应力进行了理论分析。在充分考虑材料力学性能的非线性及相变影响的基础上,建立了磨削淬硬残余应力的数值模拟计算模型。