冲击载荷作用下钨合金材料绝热剪切带形成机理

对钨合金材料在受冲击载荷作用下绝热剪切带形成机理进行了研究,重点考察了受力条件的影响,用分离式Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆装置对阶梯圆柱形、哑铃形和直圆柱形钨合金试件进行了冲击加载,利用光学显微镜对冲击后的试件进行了显微组织观察。用ＡＢＡＱＵＳ大型数值分析软件对试件进行有限元分析,材料模型采用热粘塑性形式的Ｊｏｈｓｎｏｎ－Ｃｏｏｋ模型,实验和数值计算结果表明：受力条件对钨合金材料的变形、损伤（微型纹和绝     

挤压态钨合金绝热剪切局域化及微裂纹萌生现象研究

研究变形量对挤压态钨合金动态力学行为的影响及钨合金绝热剪切带内的微观开裂行为。结果表明,加载方向垂直于纤维取向时,随变形量由0增加至40.8%,挤压态钨合金绝热剪切敏感性显著增大;由对钨合金绝热剪切带内微观组织的SEM观察可知,靠近绝热剪切带中心处出现在微裂纹且微裂纹萌生于W-M界面及W颗粒内部;进一步的TEM观察可知,剪切带内W-M界面处存在大量的位错塞积,W颗粒中则出现亚晶内部及沿亚晶界扩展的微裂纹     

高应变率下热挤压态细晶钨合金的动态力学性能及失效行为

采用快速热挤压技术对细晶93W-4.9Ni-2.1Fe-0.03Y%进行变形强化,研究了高应变率下挤压态细晶钨合金动态力学性能及失效行为。结果表明:在较低应变速率下的挤压态细晶钨合金的屈服强度相近,约2000 MPa;断面上的钨颗粒被严重拉长直至破碎,破碎的细小钨颗粒粘附在软化的粘结相中,随着应变率的增加钨颗粒变形更加明显;剖面观察发现:沿着断裂面的钨颗粒发生了高度的剪切变形,而内部区域则基本没有变形,表现出了剪切局域化迹象。实验结果证明了挤压态细晶钨合金在动态加载条件下的失效方式是绝热剪切失效。     

90W和93W钨合金动加载下微(细)观响应分析

通过实验分析了90W和93W钨合金在动加载时其断裂机理及特性以及侵彻时其微观结构响应的异同点.通过对比发现,二者的断裂机理基本相似,但侵彻时,由于90W钨合金中存在较多的粘结相而使得其蘑菇头较小,其中的钨颗粒变形也较小;只在93W钨合金中发现了绝热剪切现象的征候.     

变形对钨合金微观组织性能及绝热剪切敏感性的影响

含有两相且质量分数为90％～97％的钨合金具有高密度、高强度和较高的延展性。钨合金的显微组织、力学状态对绝热剪切行为有很大影响。综述了前人的研究工作，得到如下结论：随着钨颗粒变形程度增加，钨合金强度增加。纤维化程度越高，各向异性越明显，在径向动态压缩时容易产生绝热剪切。预扭转试样钨颗粒呈椭球状，椭球状钨颗粒长轴方向与最大剪应力方向一致时，绝热剪切易于发生，“自锐”现象明显，侵彻能力较强。变形方法、变形量及材料变形后的晶粒取向的研究，将有助于材料绝热剪切机理的研究。     

机械合金化的氧化物弥散强化钨合金动态变形行为

穿甲弹高速撞向装甲板时，发生“自锐化”现象，此时弹头的边部剥离掉，使穿甲更有效。最近关于钨高密度合金穿甲弹的研究集中在提高“自锐化”能力上。对于贫铀合金穿甲弹来说，这一现象与绝热剪切带的形成有关。当穿甲弹以极高的应变率变形时，变形是局部的，并且由于温度的升高发生热软化使变形速率进一步增大，形成绝热剪切带。但是由于钨高密度合金的热导率极高，绝热剪切带不易形成，或形成的程度很轻。要提高钨高密度合金的自锐化能力，必须从研究合金的显微结构等因素入手，如钨颗粒的尺寸和形状；机械性能如硬度、强度、延伸率和断…     

垂直侵彻钢靶过程中钨合金壳体破坏机理研究

进行了钨合金壳体垂直侵彻45钢靶板的实验，成功地获得钨合金壳体侵彻钢靶板时变形破坏演变的完整过程。通过对回收的钨合金壳体微组织结构的观察与分析，发现钨合金壳体的主要破坏机制是危险截面区域形成绝热剪切带；其次，内腔前端区域发生粘结相撕裂。建立了壳体侵彻过程危险截面区域失效演变的3个阶段：绝热剪切带的形成、带内微裂纹的萌生和剪切裂纹的扩展。材料的失效方式与壳体存在应力集中区域密切相关，只有在壳体的结构设计中尽可能降低局部的应力集中系数，钨合金材料才能既可以发挥优异的侵彻性能，又可以保证侵彻过程完整性的要求，从而实现工程应用和军事应用。     

穿甲过程中钨合金杆式弹失效模式及数值模拟

为深入研究钨合金杆式弹穿甲侵彻过程中的变形、失效模式,利用扫描电镜和有限元数值模拟,观测、分析钨合金残余弹芯头部剖面显微组织的变形演化。结果表明:穿甲侵彻过程中,钨合金弹芯头部发生剧烈的塑性变形而呈"蘑菇头"形状,钨晶粒被严重压扁,表出现良好的动态塑性。弹芯"蘑菇头"前端垂直侵彻方向1mm处产生绝热剪切带,剪切带内W颗粒和W-W界面上均有微裂纹产生,并表现出溶化现象。数值模拟表明,钨合金在侵彻过程中"蘑菇头"不断形成和脱落,弹芯因此发生销蚀而逐渐变短。弹芯"蘑菇头"处材料剧烈变形如同塑性流动,变形局部化主要出现在"蘑菇头"两侧边缘或前端垂直于侵彻方向处。     

热挤压、冷扭转复合工艺制备钨合金的绝热剪切敏感性

对烧结态93W-4.5Ni-2.1Fe-0-35Co钨合金进行热挤压变形强化,获得纤维组织,再通过冷扭转变形调整纤维状钨颗粒的取向,对压、扭复合工艺制备的钨合金进行动态雎缩性能测试和绝热剪切敏感性的分析,并与烧结态和冷扭转态钨合金作对比研究.结果表明,热压、冷扭复合工艺制备的钨合金在具备高屈服强度的同时,具备了较高的绝热剪切敏感性.微观分析表明,热压、冷扭复合工艺改变了条状粘结相组织的受力状态和分布状态,从而导致钨合金绝热剪切敏感性的提高.     

7055铝合金动态压缩下的剪切局部化

采用分离式Hopkinson压杆装置对AA7055铝合金试件分别进行1到4次动态压缩,利用光学显微镜对压缩后试件进行了微观组织观察,研究了动态压缩时7055铝合金的宏观力学性能及剪切局部化现象。随着压缩次数的增加,材料的力学响应由应变硬化转变为应变软化,同时试件微观组织由均匀变形转变为形成剪切局部化;初始形成的剪切局部化对试件的屈服应力没有影响,随着加载的进行,剪切局部化的发展与流动应力的下降同时出现。     

应变速率对锆合金塑性变形机制的影响

通过控制应变水平,采用热模拟准静态压缩和霍普金森压杆高应变速率压缩相结合的技术,实现了锆合金不同应变速率条件下的塑性变形。结果表明:锆合金准静态压缩和高应变速率压缩的主要区别在于变形后期。准静态压缩时,位错在晶粒内部塞积成为锆合金塑性变形的主要方式,导致基体晶粒内部累积取向差逐渐增加;而高应变速率压缩时,剪切带成为锆合金塑性变形的主要方式。剪切带塑性变形方式的出现,部分协调了锆合金的塑性变形,导致基体晶粒内部累积取向差较低。     

6016铝合金热变形实验模拟热轧显微组织演变(英文)

采用Gleeble-1500热模拟机研究6016铝合金单道次高温压缩变形时的显微组织演变。采用光学显微镜和透射电子显微镜分析合金在不同变形条件下的组织形貌特征。结果表明:在高温压缩变形时,该合金的变形激活能为270.257kJ/mol,硬化指数为8.5254;流变应力双曲正弦的自然对数值与温度补偿Zener-Hollomon参数自然对数值成线性关系;合金低温、低应变速率时的主要变形组织为动态回复组织,而高温变形时产生局部动态再结晶组织;该铝合金高温变形时的主要软化机制为动态回复,只有在高温、高应变速率下发生部分的动态再结晶;合金平均亚晶粒尺寸随温度补偿应变速率Zener-Hollomon参数的升高而减小。     

锆合金在应变速率1000s~(-1)下动态压缩显微组织的演化规律(英文)

研究锆合金在应变速率1000s-1动态压缩条件下的显微组织演化规律。基于相同应变速率下多次撞击的方法实现锆合金动态压缩下4个不同的应变水平。在不同的应变水平下,应力—应变曲线具有明显的应变硬化效应,几乎观察不到明显的热软化效应。标定的晶粒边界图像表明,在不同的应变水平下,在变形组织内均可观察到大量的小角晶界,同时,小角晶界的数量和密度随着应变的增加而增多。除了在晶粒边界图像中观察到的小角晶界和大角晶界外,在不同的应变水平下还可观察到孪晶界。孪晶界的类型主要包括{10 1 2}、{11 2 1}拉伸孪晶和{11 2 2}压缩孪晶,且大多数孪晶界为{10 1 2}拉伸孪晶。随着应变水平的增加,变形组织中孪晶界的密度变化不明显。基于不同应变水平下变形组织的表征,提出了动态载荷下锆合金变形和演化过程。显微硬度测试表明,撞击试样的硬度随着应变的增加而逐渐增大,这主要与位错塞积引起的应变硬化有关。     

High Temperature Deformation Behavior of Al–Zn–Mg-Based New Alloy Using a Dynamic Material Model

High temperature compression tests for newly developed Al–Zn–Mg alloy were carried out to investigate its hot deformation behavior and obtain deformation processing maps. In the compression tests, cylindrical specimens were deformed at high temperatures (300–500 °C) and strain rates of 0.001–1/s. Using the true stress–true strain curves obtained from the compression tests, processing maps were constructed by evaluating the power dissipation efficiency map and flow instability map. The processing map can be divided into three areas according to the microstructures of the deformed specimens: instability area with flow localization, instability area with mixed grains, and stable area with homogeneous grains resulting from continuous dynamic recrystallization (CDRX). The results suggest that the optimal processing conditions for the Al–Zn–Mg alloy are 450 °C and a strain rate of 0.001/s, having a stable area with homogeneous grains resulting from CDRX.     

Microstructural Evolutions of AA7055 Aluminum Alloy Under Dynamic and Quasi-static Compressions

The microstructural evolution of AA7055 aluminum alloy under dynamic impact loading with the strain rate of 1.3 × 10^4 s^-1 controlled by a split Hopkinson pressure bar was investigated, and compared with that under quasi-static mechanical loading in compression with strain rate of 1.0 × 10^-3 s^-1. The quasi-static-compressed sample exhibited equiaxed dislocation cells, which were different from the elongated and incomplete dislocation cells for the alloy undergoing dynamic compression. The high strain-rate compression also induced the formation of localized shear bands in which the recrystallizations characterized as fine equiaxed grains were observed. The microstructural evolutions under both quasi-static and dynamic compressions are rationalized in terms of the dislocation cell model combined with the dislocation kinetics, in addition to the adiabatic temperature rise in shear bands at high strain rate.     

不同应力状态下TC6钛合金不同组织绝热剪切敏感性研究

采用分离式霍普金森压杆装置,对TC6钛合金不同组织的圆柱试样和帽形试样分别进行应变率为103s-1量级的动态压缩及动态剪切试验,结合力学响应及微观分析研究不同应力状态下TC6钛合金3种典型组织的绝热剪切敏感性。结果表明:在单轴压缩应力状态下,TC6钛合金3种典型组织绝热剪切敏感性从高到低依次为网篮组织、等轴组织、双态组织;在压剪复合应力状态下,3种典型组织在动态剪切时的绝热剪切敏感性从大到小依次为等轴组织、双态组织、网篮组织;应力状态不同,组织绝热剪切敏感性的差异实质上体现了组织在不同应力状态下的塑性变形能力及绝热剪切带在不同组织中扩展的难易程度。     

The Effects of Specimen Geometry on the Plastic Deformation of AA 2219-T8 Aluminum Alloy Under Dynamic Impact Loading

The effects of specimen geometry on shear strain localization in AA 2219-T8 aluminum alloy under dynamic impact loading were investigated. The alloy was machined into cylindrical, cuboidal and conical (frustum) test specimens. Both deformed and transformed adiabatic shear bands developed in the alloy during the impact loading. The critical strain rate for formation of the deformed band was determined to be 2500 s^?1 irrespective of the specimen geometry. The critical strain rate required for formation of transformed band is higher than 3000 s^?1 depending on the specimen geometry. The critical strain rate for formation of transformed bands is lowest (3000 s^?1) in the Ø5 mm × 5 mm cylindrical specimens and highest (> 6000 s^?1) in the conical specimens. The cylindrical specimens showed the greatest tendency to form transformed bands, whereas the conical specimen showed the least tendency. The shape of the shear bands on the impacted plane was also observed to be dependent on the specimen geometry. Whereas the shear bands on the compression plane of the conical specimens formed elongated cycles, two elliptical shaped shear bands facing each other were observed on the cylindrical specimens. Two parallel shear bands were observed on the compression planes of the cuboidal specimens. The dynamic stress–strain curves vary slightly with the specimen geometry. The cuboidal specimens exhibit higher tendency for strain hardening and higher maximum flow stress than the other specimens. The microstructure evolution leading to the formation of transformed bands is also discussed in this paper.     

Ti—55合金中的热塑剪切带

研究了三种不同处理的Ｔｉ－５５合金在Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆上高速冲击变形时产生的热塑剪切带。结果表明,三种不同处理的合金试样在不同应变率下出现两类型剪切带：形变剪切带和“白色”剪切带,它们是在不同应变阶段下形成的,对应“白色”剪切带有一应变突变。ＴＥＭ观察未发现“白色”剪切的内发生相变。孪生是该合金动态冲击时变形的重要方式。     

SEVERE PLASTIC DEFORMATION TECHNIQUES

1.~onTheinterestindevelopmentoftiltwhnegrainsizeincreasedinrecentyearsforlowtemperaturehighstrainratesuperplasticityofaluminumalloysandsuperstrongsteelswithoutlossoftoughness.Theultimatendcrostmctureinaspecimenisdetendnedlargelybytheflowpatternsduringstrain.Whenlargestrainisused(morethan3),multipleflowpatternsusuallyoccurexceptfortorsion.Thesemtiltipleflowpatternsareobtainedbychangingthedirectionofdeformation.Normalplanestrainhasasingledirectionofdeformationandistypicallylimitedtoamaximumstrai…