纯钛TA1板材成形性能研究及微针成形中的应用

通过BTC-T1-FR020万能材料试验机,对宝钢生产的板厚为0.35mm,0.7mm,1.0mm的纯钛TA1板,进行准静态至低应变速率范围的拉伸试验,测试不同板厚和不同应变率下纯钛TA1的力学性能。结果表明,随着板厚的减小,纯钛TA1屈服强度提高;随着应变速率的增加,纯钛TA1屈服强度整体呈升高趋势,薄板(板料≤0.7mm)屈服强度提高过程中的波动现象可以用微成形中的表面层理论解释;对于厚度为0.7mm的钛板,塑性硬化速度随着应变速率的增加而增加,硬化速度可以通过硬化指数m直观反映。由此可知,厚板在低应变率下成形性能最好,可选用1.0mm钛板并在较小的成形速度下进行微针成形。     

42CrMo铸造环坯高温拉伸性能

以常用轴承材料42CrMo钢为研究对象,采用Gleeble-3500热力试验模拟机,通过高温拉伸试验,分析了铸造42CrMo钢的高温拉伸力学性能。建立了抗拉强度模型,并验证了模型的准确性;计算了硬化系数和应变速率敏感系数。结果表明,铸造42CrMo钢的硬化系数随加热温度升高而减小,随应变速率增大而增大。应变速率敏感系数则随温度升高而增大,随应变速率增加而减小。     

应变速率对V-Nb微合金化钢筋抗震性能的影响

研究了V-Nb微合金高强度钢筋在应变速率范围为:1×10-5~1×10-3s-1的室温拉伸试验过程中的力学性能以及断口形貌的变化。结果显示:随着应变速率的加快,试验钢屈服强度和抗拉强度都增大,屈服强度增幅较抗拉强度小;随着应变速率的增加,断后伸长率逐渐减小,最大力下伸长率先增大后减小且变化范围不是很大;采用SEM对韧窝进行了分析显示,随着变形速率的提高,韧窝尺寸逐渐减小。     

5A06铝合金超塑性变形力学特性

采用等应变速率拉伸方法研究温度和应变速率对5A06合金超塑性变形力学性能的影响。结果表明,在温度375℃~500℃时,应变速率对5A06铝合金的流变应力及抗拉强度有显著影响,流变应力及抗拉强度随着应变速率增大而增大;在一定的应变速率下,流变应力随着变形温度的升高而降低。基于Backofen本构方程,对5A06铝合金在不同温度状态下的强化规律进行分析,结果表明,随着温度的逐渐升高,应变速率敏感性指数先增大后减小,5A06铝合金最佳的超塑性参数为温度T=400℃,应变速率ε=0.005s-1。     

X75海底管线管应变极限的数值模拟

采用ANSYS软件对X75海底管线管在不同的变形速率、内部压强、力学性能(屈强比、刚度等)等条件下的拉伸变形进行计算模拟,分析应变速率、内压、屈强比及刚度对X75海底管线管拉伸变形应力应变极限的影响规律。结果表明,当内压一定时,随着应变速率的增大,极限应力整体上呈逐渐增大趋势,极限应变整体上呈减小趋势;当应变速率一定时,随着内部压强的增大,极限应力和极限应变整体上呈逐渐增大趋势;随着屈强比的增大,抗拉极限应力应变呈先减小后增大的趋势;随着刚度的变化,极限应力和极限应变呈现不同的变化趋势。变化规律与实际相符,计算结果真实可信,可以为实际工业生产提供参考。     

120°模具室温ECAP制备工业纯钛的热压缩变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上对室温120°模具等径弯曲通道变形(ECAP)制备的平均晶粒尺寸为200nm的工业纯钛(CP-Ti)进行等温变速压缩实验,研究超细晶(UFG)工业纯钛在变形温度为298～673K和应变速率为10-3～100s-1条件下的流变行为。利用透射电子显微镜分析超细晶工业纯钛在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:流变应力在变形初期随应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;随变形温度的升高和应变速率的降低,应变速率敏感性指数m增加,晶粒粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒数量逐渐增加;超细晶工业纯钛热压缩变形的主要软化机制随变形温度的升高和应变速率的降低由动态回复逐步转变为动态再结晶。     

预应变对含裂纹钛制压力容器失效评定的影响

为了分析预应变对含裂纹钛制结构完整性的影响,本文综合研究了预应变对工业纯钛拉伸力学性能、断裂韧性及失效评定图的影响。拉伸试验结果表明：工业纯钛的屈服应力和屈强比均随预应变值增大而增大,而塑性变形能力随预应变值增大而减小,同时断裂韧性随预应变增大而降低。对紧凑拉伸CT试样和含裂纹钛制压力容器进行断裂有限元分析,结果表明：裂纹尖端的塑性区随预应变增大而减小,从而导致J积分值随预应变增大而减小。基于BS7910: 2013的失效评定曲线分析发现：选择1曲线和选择3曲线会随着材料预应变而变化,安全区域逐渐减小。因此,随着预应变的增加,失效评定图中屈服应力的储备系数增加,而断裂韧性的储备系数降低。由本文研究可知：预应变会对失效评定产生显著影响,需要将其考虑到含裂纹钛压力容器的完整性评定中。     

航空TC4钛合金高温力学性能

在温度200~1000℃、应变速率0.1~4 mm/min条件下对航空TC4钛合金进行高温拉伸试验,研究了拉伸温度和应变速率对钛合金力学性能的影响。采用金相显微镜和SEM进行微观组织及形貌观察、使用显微硬度计进行硬度测试,并用XRD进行物相分析。结果表明:随拉伸温度的升高,该合金的屈服强度和抗拉强度线性降低;伸长率先升高后降低;高温断口呈现蛇形滑移微观形貌,白色絮状物为钛的氧化物;硬度呈折线性变化趋势。随拉伸速率的增大,屈服强度和抗拉强度增大,伸长率先增大后减小。     

晶粒尺寸对Fe-20Mn-3Cu-1.3C合金钢加工硬化行为的影响

Fe-20Mn-3Cu-1.3C钢经热轧,冷轧后分别在950、970和1050℃下保温10 min进行再结晶处理,得到平均晶粒尺寸为18.12、24.56和47.00 μm的试样.硬度测试表明,随着晶粒尺寸的增大,合金拉伸变形前的显微维氏硬度而逐渐减小,而合金拉伸变形前后的硬度变化量逐渐增大.拉伸测试表明,在低应变阶段,TWIP钢应变硬化速率随真应变的增加而明显增加,而其增幅未随晶粒尺寸的增大发生明显变化;随着应变的增加,其应变硬化指数增加的幅度随晶粒尺寸的增大而增大.在低应变阶段,位错强化起主要作用;而高应变阶段,孪晶硬化起主要作用.     

锻态工业纯钛热轧变形抗力热模拟试验

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对锻态工业纯钛TA1进行高温拉伸试验,其变形温度为800~1050℃,变形速率为0.01~1 s-1,并对工业纯钛TA1进行变形抗力研究,分析了变形温度、应变速率和变形程度对变形抗力的影响。结果表明,变形抗力曲线主要以动态回复、再结晶软化为主要特征。温度对变形抗力的影响是以工业纯钛TA1相变点为界限。800和1000℃时,随应变速率增大,变形抗力先增大后减小;变形温度为850、900和1050℃时,变形抗力随应变速率增大而增大。变形抗力随变形程度增加,其变化呈两种趋势。     

汽车用6005A-T6铝合金动态性能研究

通过对6005A-T6铝合金进行准静态拉伸试验和动态拉伸试验,研究了应变速率对6005A-T6铝合金准静态和动态力学性能及断裂行为的影响。6005A-T6铝合金的强度随着应变速率提高而增大,应变速率200/s拉伸的抗拉强度、屈服强度分别较准静态拉伸提升30MPa、25MPa,其中以准静态到应变速率10/s的过程中,材料的抗拉强度、屈服强度上升最为明显;6005A-T6铝合金塑性随着应变速率的增大而逐渐增大,当应变速率达到200/s时塑性反而下降。在高速拉伸变形状态下,位错密度的增加和滑移带的增多是导致高速状态下强度及延伸率提高的主要原因;当应变速率达到200/s时由于拉伸速率过快,晶粒来不及进行大量变形是断后延伸率反而降低的主要原因。     

基于单向拉试验5A90铝合金超塑性能试验研究

采用等应变速率拉伸法研究了温度和应变速率对5A90合金超塑性力学性能的影响。结果表明:5A90铝合金最佳变形温度是400℃,在此温度下,不同应变速率条件下,可以获得较大的伸长率,最大伸长率为193.6%;在变形温度为375℃~500℃时,应变速率对5A90铝合金的流变应力及抗拉强度有显著影响,流变应力及抗拉强度随应变速率升高而增大。在同一应变速率下,5A90铝合金流变应力水平随着变形温度的提高而降低。另外,基于Backofen本构方程,对5A90铝合金在不同温度状态下的强化规律进行了分析,结果表明,随变形温度逐渐升高,应变速率敏感性指数先减小后增大,最后得到5A90铝合金最佳超塑性参数为:T=400℃,ε=0.0005s-1。     

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。     

纳米压痕法分析ECAP变形工业纯钛的力学性能

采用等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)技术制备了不同晶粒尺寸的超细晶工业纯钛,通过纳米压痕测试技术对ECAP变形工业纯钛的力学性能进行研究,讨论了加载应变速率和晶粒尺寸对工业纯钛硬度测试结果的影响,进一步分析了ECAP变形工业纯钛的应变硬化能力和残余应力。结果表明:随着加载应变速率的增大和晶粒尺寸的减小,工业纯钛的硬度值增加。硬度-位移曲线表现出具有硬化效应的压痕尺寸效应(Indentation Size Effect,ISE)。纳米压痕形貌表明:ECAP变形工业纯钛的应变硬化能力降低,存在残余压应力。     

工业纯钛在中低温下的Fields–Backofen和改进型Johnson-Cook方程

通过单轴拉伸试验研究工业纯钛在283K至573K下应变速率范围为0.00005s_-1~0.005s_-1的流动应力行为。基于Fields–Backofen 方程,确定工业纯钛应变速率敏感性及应变强化指数随温度的定量变化。结果表明：工业纯钛的应变速率敏感性在283K-423K不显著,应变强化指数在353K-573K随温度变化而增加。基于温度变化的修正型Fields–Backofen 方程,建立了能够描述工业纯钛塑性流动应力行为的数学模型。同时,考虑应变、应变速率及温度之间的相互作用,对传统的Johnson-Cook 方程进行改进。与传统的Johnson-Cook 方程相比,改进型的Johnson-Cook 方程与实验结果吻合更好,证明改进型Johnson-Cook 方程预测工业纯钛塑性流动应力的精确性。     

商业纯钛拉压塑性变形行为与机理

通过拉伸和压缩试验,获得了商业纯钛在不同温度和不同应变速率下的拉伸和压缩应力-应变关系,对比分析了拉压变形路径、变形温度和应变速率对商业纯钛塑性变形行为的影响;建立了Zener-Hollomon模型,获得了变形温度和应变速率对商业纯钛压缩变形加工硬化的作用规律及商业纯钛压缩变形加工图;基于电子背散射衍射技术,获得了商业纯钛晶粒取向分布,结合拉压变形特性阐明了商业纯钛拉伸塑性变形机理主要是滑移,压缩塑性变形机理主要分为滑移-孪生-滑移3个阶段。     

GH4169镍基合金板材高温拉伸性能研究

利用炉中高温拉伸设备对板厚为5 mm的GH4169镍基合金在7种测试温度(450～1 050℃)，应变速率分别为0.01和0.001 s^-1时进行高温拉伸实验，获得材料在不同温度下的伸长率、屈服强度和抗拉强度，并对其高温拉伸变形行为进行分析，为该合金板材的高温拉伸成形制备和服役性能评估提供数据支持。结果表明，应变速率为0.001 s^-1，温度高于850℃时，GH4169镍基合金板材的伸长率随着温度的升高持续增大，在1 050℃时，伸长率最高可达112%，抗拉强度随着温度的升高持续减小，强度减小至66 MPa，仅为室温下的7.1%。应变速率为0.01 s^-1时，GH4169镍基合金板材的伸长率和抗拉强度变化具有相似的规律。温度低于800℃时，伸长率和抗拉强度随温度变化不大，保持了较高的强度；而随温度升高至850℃时，材料产生了明显软化现象，应变硬化指数(n)值随着温度的升高而减小，塑性变形量明显增大。     

SLM激光单道扫描成型纯钨薄壁件的研究

本文通过选区激光熔化技术激光单道扫描成型了纯钨薄壁件,通过二维影像仪和光学显微镜分别测量了成型薄壁壁厚和熔化道宽度,研究了激光功率和扫描速率对成型纯钨薄壁壁厚和熔化道宽度的影响。通过光学显微镜观察了成型薄壁表面2D和3D形貌。通过扫描电镜观察了成型薄壁侧面粘粉情况,并分析了粘粉的原因。研究结果表明,成型薄壁壁厚要大于熔化道宽度;随着激光功率的增大,薄壁壁厚和熔化道宽度逐渐增大,薄壁表面逐渐变得平坦;随着扫描速率的增大,薄壁壁厚和熔化道宽度逐渐减小,熔化道由扭曲变得平直再变得扭曲,熔化道高度方向上的高度差先减小后增大;纯钨薄壁由完全熔化区、球化区、半熔化区和未熔化区四部分组成。     

亚稳态材料的应变硬化曲线与硬化参量

亚稳态奥氏体不锈钢低温拉伸时 ,由于存在应变诱发马氏体相变 ,硬化曲线呈S形。在工程应力应变曲线上每隔 1 .5%的应变区间利用Hollomon关系 ,发现硬化指数n随着应变率的增大而相应减小 ;且硬化指数n和硬化率dσ/dε随着应变的增加呈抛物线形变化。因此 ,稳定材料中关于n的一系列规律均不适用。     

具有梯度纳米/微米晶表层的工业纯钛变形和断裂机制（英文）

通过室温表面机械碾磨处理(SMGT),获得从表面到基体具有梯度纳米/微米尺度晶粒的纯钛试样。与未处理纯钛相比,经表面机械碾磨处理(SMGT-treated)的纯钛强度有所提高,塑性介于超细晶与粗晶纯钛之间。表面机械碾磨处理纯钛的拉伸应力-应变曲线具有双加工硬化指数特性;同时,随着应变的增加,其加工硬化率逐渐减小,初始屈服阶段的变形由梯度纳米/微米晶表层主导,后期变形由粗晶心部支配。断口形貌分析表明,表面机械碾磨处理纯钛的变形机制属于韧性断裂并伴有大量韧窝。基于裂纹尖端的塑性区尺寸分析可知,梯度纳米/微米晶表层由于具有较高的加工硬化指数及强度,使韧窝尺寸比粗晶心部的更加细小。