滑移取向对循环形变Al单晶的应力响应,内耗和超声衰减的影响

本文报道了不同取向Al单晶体在循环形变过程中的应力响应、内耗和超声衰减的变化及它们之间的关系,试验结果表明,循环应力σ、内耗Q~(-1)和超声衰减△α对晶体取向有明显的依赖性,单滑移取向和多滑移取向晶体之间,上述三量的差别很大,对同一取向晶体,σ增加对应着Q~(-1)减少和Δa增加,但Δa达到最大值需要的循环周次少于σ达到最大值所需的循环数,而Q~(-1)与σ则基本上同时达到最低值和最大值。     

高纯Al中出现的二次循环硬化与沿晶开裂

对充分退火的、晶粒尺寸超过10 mm的99.999%纯Al试样在Schenck试验机上进行了恒应变幅的对称拉-压疲劳试验。应变幅的范围从2.82×10~(-4)到6.1×10~(-3)。测量了各个循环之后的拉、压半周的峰值应力。在所用应变范围内,都观察到二次循环硬化,并在大约3.0×10~(-3)的应变幅处有一个最大值。金相和电子扫描显微镜的观察表明,在高应变幅下,在晶界区域内产生不同的塑性应变,导致与穿晶裂纹联接的晶界滑动和迁移。在同一断裂面上存在不同型式的疲劳条纹。作为简单的讨论。假定二次硬化是二次滑移和晶界滑动过程中局部硬化的结果。     

不锈钢在循环形变中的Bauschinger效应及其位错结构

两种处理的Cr-Mn-N不锈钢在室温下进行了对称的拉压循环形变试验,所使用的应变范围从0.008到0.024,测量了不同循环周次后的拉半周和压半周的屈服应力σ_(0.2f)和σ_(0.2r),峰值应力σ,并记录了应力-应变滞后回线。从σ_(0.2f)和σ_(0.2r)计算出不同循环周次后的Bauschinger效应强度差别因子(BSDF),从滞后回线计算出各种周次的能量损耗△E。结果指出,两种制度处理的试样在不同的循环应变幅下,三个参量σ,△E和BSDF都表现出明显不同的两个阶段. 在应变范围0.012下经受不同循环周次的试样做了透射电镜观察,表明位错主要堆积在晶界,并存在大量的形变孪晶.合金中的氮含量有效地降低了合金的层错能,位错的交滑移和攀移受到一定程度的抑制,因而循环形变的稳态位错结构,即位错胞和驻留滑移带中的位错墙,只有在接近寿命或断裂后的试样中才能观察到.     

粗晶纯Al多晶材料的循环形变——Ⅱ.断口形貌

对粗晶纯Al多晶体的疲劳断口进行了扫描电镜分析,在应变控制循环形变下,晶粒粗大而延性很好的金属的疲劳断口具有某些特征:断裂源少而集中,断裂源附近裂纹呈扇形扩展,疲劳条纹为循环解理刻面,每一条纹由较宽的解理刻面和窄的解理台阶两部分组成,台阶往往由于塑性形变而钝化;在裂纹扩展第Ⅱ阶段的疲劳条纹清晰、连续,布满裂纹扩展第Ⅱ阶段的整个区域,不同水平面形成的条纹间以“麻花形”的条带连接;多处观察到沿条纹形成的二次微裂纹,有些已发展成二次宏观裂纹,并有二次疲劳条纹;在断口上可观察到解理小舌台;断口上无最后拉断的静断区,对疲劳条纹的形成机制进行了初步的探讨。     

CYCLIC DEFORMATION OF COARSE GRAINED POLYCRYSTALLINE PURE Al Ⅱ. FRACTURE SURFACE MORPHOLOGY

对粗晶纯Al多晶体的疲劳断口进行了扫描电镜分析,在应变控制循环形变下,晶粒粗大而延性很好的金属的疲劳断口具有某些特征:断裂源少而集中,断裂源附近裂纹呈扇形扩展,疲劳条纹为循环解理刻面,每一条纹由较宽的解理刻面和窄的解理台阶两部分组成,台阶往往由于塑性形变而钝化;在裂纹扩展第Ⅱ阶段的疲劳条纹清晰、连续,布满裂纹扩展第Ⅱ阶段的整个区域,不同水平面形成的条纹间以“麻花形”的条带连接;多处观察到沿条纹形成的二次微裂纹,有些已发展成二次宏观裂纹,并有二次疲劳条纹;在断口上可观察到解理小舌台;断口上无最后拉断的静断区,对疲劳条纹的形成机制进行了初步的探讨。     

金属Ti的应力弛豫行为

工业纯Ti多晶体在不同拉伸形变量下的应力弛豫研究表明,应力弛豫行为与形变量有关。应力弛豫量Δσ在一定的应力范围内与应力的递降幅度无关,在固定的弛豫时间t_R内与弛豫开始时的应力水平σ_(ao)有关;反馈(临界)应力σ_c和流变应力σ_o具有相同的变化规律;在小形变范围内,作用在材料内部位错上的有效应力σ~*随形变量的增加而增加,在较大形变范围内基本保持不变。     

粗晶纯Al多晶材料的循环形变——Ⅰ.滑移特征

研究了粗大晶粒(直径10mm以上)纯Al多晶材料在循环形变中的滑移行为,与一般的多晶材料(晶粒大小为微米量级)的滑移行为比较有如下特点:(1)在一个晶粒内存在由于不同滑移系统的开动所造成的不同滑移区,可称之谓形变畴或滑移畴;在同一畴区内也可有几个滑移系统同时或先后强烈地操作,在试样表面形成美丽而整齐的滑移图像。(2)对于较大∑值或随机晶界结构,晶界对滑移形变的影响区约在距离晶界50—120μm的范围内。这类晶界往往在疲劳寿命早期就可萌生裂纹。晶界迁移、晶界滑动现象也能经常观察到;对那些低∑值的重位晶界,一般情况下滑移线都能连续地穿越晶界,在晶界区的形变不协调性小,这样的晶界往往不易成为裂纹的萌生地点。(3)三叉晶界的节点抑制了晶界滑动,是形变不协调较大的区域,造成较大的应力集中,尤其三条晶界中的高∑值的或随机的晶界,往往是沿晶开裂的优先部位。     

Intergranular Fatigue Cracking Behaviour in Aluminium

In order to understand the basic mechanismof intergranular cracking in pure metals duringfatigue, stress-controlled push-pull fatiguetests were carried out with high purity aluminium.Tests were interrupted frequently so as to studythe grain boundary (GB) cracking behaviour bythe surface observation. The results show thatcrack initiation at GB was a process controlledby multi-factors, such as boundary structure,GB-slip interaction, GB sliding and so on. Ifthese factors are varied so that the incompati-bility at a GB increased, the possibility ofcyacking at the boundary will be raised. Someinteygranular cracking phenomena are not ableto be explained by the GB stepping mechanism.