AZ91铸造镁合金屈服行为的实验研究

在室温下,通过压剪试件(SCS)法对AZ91铸造镁合金进行不同加载速率下(4.8、48、480 mm/min)的复合压剪实验,研究AZ91铸造镁合金复杂应力状态下的力学行为。结合单轴拉伸实验、单轴压缩实验和"帽型"试件剪切实验的结果,得到AZ91铸造镁合金的实验初始屈服面。通过实验,以及实验屈服面、Ellipse准则理论屈服面和极限应变能强度理论(LESET)屈服面的比较,可以发现:在研究的应变速率范围内(0.01~1 s-1),AZ91铸造镁合金弹性阶段具有明显的应变率负敏感性,初始屈服强度随着应变速率的增大而减小;Ellipse准则对AZ91镁合金屈服的判定优于LESET,可以比较准确地描述AZ91铸造镁合金在复合压剪应力状态下的屈服行为;由实验屈服面和Ellipse准则理论屈服面可以初步判断,正应力对AZ91铸造镁合金的屈服具有促进作用,而静水压力对其有抑制作用。     

复合加载工况下PA66的屈服行为研究

利用万能试验机对PA66进行3种应变率加载的单轴压缩、单轴拉伸和复合拉剪的准静态实验。研究表明,各种工况下PA66的屈服行为和硬化行为均表现出明显的应变率敏感性。利用改进的拉剪试样,引入5种不同角度的斜槽(30°,40°,45°,60°,75°),通过对PA66正、剪应力分量的分析可知,随着斜槽角度的增加,拉剪试样的正应力分量逐渐增大,而剪应力分量则逐渐减小。通过对比3种考虑材料静水压相关性和拉压强度不对称性的屈服准则,确定了描述PA66屈服行为的理论模型,并利用材料不同的应变率的实验屈服轨迹对相应应变率的屈服函数进行验证,提出的改进拉剪试样所得实验屈服轨迹与理论屈服函数吻合得很好,进一步验证了复合拉剪测试方法的可靠性。     

三轴拉压应力状态下沥青混合料的破坏准则

为了解拉压组合复杂应力状态下沥青混合料的强度特性,在自主研发的三轴试验设备上,通过单轴拉、单轴压、平面拉压/轴向压缩和平面拉压/轴向拉伸应力状态下共74个试件的试验,系统研究拉应力和压应力共同作用下AC-13C沥青混合料的三轴强度特性和破坏特征。基于八面体强度理论,建立多轴拉压条件下AC-13C沥青混合料的线性破坏准则。研究结果表明:试件分别表现为拉应变和拉应力破坏特征;三轴拉强度和压强度均低于单轴拉伸强度和单轴压缩强度,按现行的最大拉应力理论进行沥青路面结构设计偏于危险;线性破坏准则考虑3个主应力对路面的协同破坏作用,可较好地描述沥青路面材料的三轴强度规律,并且形式简单,便于工程应用。     

热轧AZ31镁合金板材高温塑性变形行为

采用Gleeble-1500热/力模拟系统,研究热轧的AZ31镁合金板材在应变速率0.01,0.1,1,5和10 s-1,变形温度473～723 K,预设最大变形量80%条件下的高温塑性变形行为。采用实验得到的真应力-真应变曲线,分析合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,计算合金高温变形的材料参数和激活能;用Zener-Hollomon参数法建立合金高温变形的本构关系,并比较实测应力与计算得到的应力。研究结果表明:AZ31镁合金高温变形时受应变速率的影响较大,应变速率小于1 s-1时(573～723 K),合金的真应变接近100%,但当应变速率大于5 s-1时,实验温度范围内合金的真应变都小于60%。AZ31镁合金高温变形的流变应力-应变速率-变形温度的关系可用双曲正弦函数描述,激活能随应变速率和变形温度的提高,从110.4 kJ/mol升高到163.2 kJ/mol。实验获得的AZ31镁合金应力-应变本构方程的计算结果与实验结果较吻合。     

AZ61镁合金热压缩流变应力的实验

采用Gleeble-1500型热模拟机,对AZ61镁合金进行高温压缩实验,分析该合金在不同变形温度与应变速率条件下的压缩流变应力.研究AZ61镁合金在热变形时,流变应力与变形温度、应变速率之间的关系,并建立相应的流变应力模型.结果表明,AZ61镁合金在高温压缩变形时,当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增大而增大;而当应变速率一定时,流变应力随变形温度的升高而降低.AZ61镁合金的热变形过程均表现出较明显的动态再结晶特征,其流变应力的变化规律主要受加工硬化和再结晶软化两者机制的共同作用.在热变形下,AZ61镁合金峰值流变应力可以用双曲正弦模型来进行较好的描述.     

大骨料混凝土动态双轴拉压强度试验研究

为了研究不同应变速率下混凝土双轴动态受力状态的力学性能,在大型静、动态三轴试验机上,对大骨料混凝土和湿筛混凝土试件进行了不同应变速率和应力比下的双轴动态拉压试验,系统研究了应变速率和应力比对混凝土双轴拉压强度的影响.试验结果表明:两种混凝土双轴拉压强度均低于单轴拉伸或单轴压缩强度,其变化规律不但与应力比有着密切的联系,还随应变速率的增大而增大.在主应力空间建立了考虑应变速率和应力比的混凝土双轴拉压破坏准则,为水工结构物的非线性分析提供了试验依据.     

粉末冶金AZ91镁合金的高温压缩流变应力行为

采用Gleeble-1500热模拟机,对快速凝固粉末冶金AZ91镁合金在应变速率为0.001～1 s-1,变形温度为250～400 ℃条件下的流变应力行为进行了研究.结果表明:快速凝固粉末冶金AZ91镁合金热压缩变形的流变应力受到变形温度和应变速率的强烈影响.流变应力主要呈现幂指数关系.其热变形应力指数n为8.7,热变形激活能Q为132.6 kJ/mol.     

变形镁合金高温变形流变应力分析

AZ31B镁合金是应用最广泛的变形镁合金，研究它在高温下的流变应力对热加工过程有很大的实际意义。采用实验法研究了AZ31B镁合金高温高应变速率压缩时流变应力，结果表明镁合金在573－723K、应变速率为0.01-5s^-1进行高温压缩的情况下，变形温度和应变速率对流变应力有显著的影响，流变应力随应变速率的升高和变形温度的降低而升高，其稳态流变应力同Zener-Hollomon参数的对数之间呈线性关系。引入Zener-Hollomon参数的指数形式正确描述AZ31B镁合金热压缩变形时流变应力同变形温度和应变速率之间的关系。     

铸态AZ31镁合金热变形行为研究

在Gleeble3500热模拟实验机上,对铸态AZ31镁合金进行热压缩实验,获得了变形温度为250～400℃、应变速率为0.005～0.5 s~(-1)条件下镁合金的流变应力曲线,分析了主要工艺参数对AZ31镁合金流变应力的影响规律。结果表明,随着应变的进行,在硬化软化机制共同作用下,材料的流变应力达到峰值应力后缓慢下降,最后基本保持不变,镁合金发生了动态再结晶,;随着温度的升高,应变速率降低,其峰值应力显著下降,可见镁合金属于温度敏感型材料。在此基础上,基于双曲正弦流动应力本构模型,同时考虑塑性变形热和摩擦热的影响,建立了形式简单且具有较高精度的流动应力预测模型。预测值与实验值的相关系数为0.932,该模型能较好地描述铸态AZ31镁合金热变形过程中的流变应力行为。     

压剪复合应力条件下砼的强度

探讨砼在压剪复合应力条件下的单压加剪、双压加剪强度规律（本文称为单向压剪强度、双向压剪强度）．通过对剪摩试件压剪试验的研究，找到了单向压剪、双向压剪强度规律以及两者之间的联系，并利用库伦—摩尔强度理论和双剪应力强度理论对此结论进行了分析论证     

B和Gd复合微合金化对AZ91镁合金微观组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射分析对添加微量B和稀土元素Gd的AZ91镁合金的显微组织及相组成进行了研究,并对其室温力学性能进行了测试。结果表明,AZ91镁合金中添加Gd后,Gd与Al形成杆状或块状的Al_2Gd化合物相。含Gd的质量分数为1.0%时,铸态合金的拉伸强度为207.8 MPa,相对未加Gd时提升了27.9%。AZ91镁合金复合添加B和Gd后,合金组织发生明显的变化,在减少Gd含量的基础上添加B,可达到用微量B代替部分Gd对AZ91的强化效果。对比单一添加Gd的铸态AZ91镁合金,在达到相同力学性能的情况下,(B+Gd)复合微合金化的AZ91镁合金的Gd添加量质量分数降低了19%,从而降低了成本。     

SiCp/AZ91D复合材料压缩力学性能及其本构描述

在AZ91D中加入体积分数10%的5μm SiCp颗粒作为增强剂,通过万能材料试验机及分离式霍普金森压杆(SHPB)测试了其在静动态加载条件下的力学性能。实验结果表明经过二次热变形处理的AZ91D镁基合金复合材料在所研究的应变率范围内均表现出应变硬化行为,且其硬化行为具有明显的率相关性,采用幂指数函数能较好地描述加载速率对屈服应力的影响,通过分析AZ91D镁基合金的硬化参数的率相关性构建出能有效预测其力学行为的一维本构方程。     

AZ91D铸造镁合金交流脉冲双极微弧电沉积陶瓷膜

利用交流脉冲方法在AZ91D铸造镁合金表面成功实现阴、阳极微弧电沉积陶瓷膜,并使用SEM和xRD等手段对陶瓷膜的厚度、组织形貌、成分、结构和耐蚀性作了相应研究分析.结果表明,应用交流脉冲方法不仅能够在AZ91D铸造镁合金上实现阴、阳双极微弧电沉积陶瓷膜,同时在阴、阳极陶瓷膜中电沉积有稀土元素Ce.通过比较动电位扫描极化曲线和交流阻抗分析发现阴、阳极微弧氧化处理后AZ91D镁合金的耐蚀性得到显著提高.     

AZ31镁合金无缝管挤压动态再结晶数值模拟研究

通过热压缩实验得出温度在300~450℃,应变率为0.01~1 s-1时的应力-应变曲线,建立了AZ31镁合金的动态再结晶模型。该模型用于AZ31镁合金无缝管挤压过程中动态再结晶过程的数值模拟,并通过金相观察得以实验验证。结果表明,在挤压速度确定的情况下,挤压温度对动态再结晶分数的影响最为明显。随着挤压温度的升高,动态再结晶体积分数明显增大。预测的动态再结晶体积分数与实验结果吻合。     

镁合金在大气环境中的电偶腐蚀

研究了AZ91D,AM50,AM60三种镁合金分别与Q235碳钢、316L不锈钢、H62黄铜、LY12铝合金4种材料组成电偶对在青岛和武汉大气暴晒实验场进行周期分别为3,6,15,20,27个月的大气腐蚀行为及规律. 结果表明,镁合金作为电偶对的阳极其腐蚀速率在与实验所用材料偶接后显著提升. 其中,与Q235碳钢、316L不锈钢偶接后大气电偶腐蚀效应最大,而与LY12铝合金偶接后大气电偶腐蚀效应最小. 青岛站镁合金试样的大气电偶腐蚀效应要明显高于武汉站的试样. 不同镁合金的大气电偶腐蚀效应γ之间存在的基本关系为AZ91D最大,AM50最小.     

AZ91D半固态坯料的等温压缩变形研究

采用自行设计的波浪型倾斜板装置制备了AZ91D半固态坯料.利用Gleeblel500热模拟实验机和光学显微镜对AZ91D半固态坯料等温压缩变形力学行为和组织演变进行了研究.结果表明:在变形温度相同的情况下,随应变速率的增加,真应力增大;随变形速率的降低,真应力减小;在应变速率相同的情况下,随变形温度的增加,真应力减小....     

Ti62421s钛合金的热变形行为及加工图

在变形温度为900～1060℃和应变速率为0.001～10s-1条件下,对Ti62421s合金进行变形量为60％的热压缩变形,以研究Ti62421s合金的热压缩流变应力行为.研究温度与应变速率对Ti62421s热变形流变应力的影响,建立Ti62421s合金热变形流变应力的本构方程和加工图.研究结果表明:合金在热压缩过程中,流变应力随着应变的增大而增加,达到峰值应力后逐渐趋于平稳:当在高应变速率(10s-1)下变形时,出现不连续屈服现象:应力峰值随应变速率的增大而增大,随温度的升高而呈减小趋势:合金最佳变形工艺参数为:温度θ=980℃,应变速率(ε)=0.01～0.1s-1.     

20CrMnTiH齿轮钢高温塑性变形特性

以20CrMnTiH齿轮钢为研究对象,在变形温度850~1 150 °C和应变速率0.01~10 s-1的变形条件下,采用高温压缩热模拟实验研究其塑性变形特性.发现：变形温度850 °C时的流动应力为1 150 °C时的2~3倍,应变速率10 s-1时的应力值为应变速率0.01 s-1时的2~3倍,在高温和低应变速率的条件下发生了连续动态再结晶;从微观组织来看,随变形温度升高,再结晶晶粒沿着初始晶粒的晶界长大并形成新晶粒,变形温度1 050 °C时,多次动态再结晶使得晶粒长大明显.根据采用双曲正弦函数修正的Arrhenius方程,利用线性回归法求出相应的热变形激活能为371.053 kJ/mol.利用加工图确定了相应的热变形过程最佳工艺参数范围,即变形温度为1 020~1 150 °C,应变速率为0.5~2.5 s-1.

     

镁合金半固态制浆新工艺

研究了AZ91D镁合金在不同浇铸温度下组织的对比,以及稍低于液相线的近液相线铸造时静置时间和不同冷却能力铸模对铸态组织形貌的影响·结果表明,浇铸温度高于液相线时,降低浇铸温度有利于减轻镁合金的组织疏松,但组织粗大,此趋势持续到液相线上沿;而在稍低于液相线浇铸时,组织明显细化,有蔷薇化趋势,不再有高于液相线铸造时的显微气孔·在稍低于液相线温度时,适当静置有利于组织细化,一定程度上的枝晶熔断促进了蔷薇化,但不显著,静置时间过长,晶粒又有长大趋势,且出现个别异常长大枝晶·冷却速率对铸造组织的影响与静置时间有相近规律     

碱矿渣混凝土动态压缩性能试验及数值模拟研究

为研究碱矿渣混凝土(AASC)材料的动态压缩性能及损伤破坏机理,以应变率(39 s~(-1)、57 s~(-1)、75 s~(-1))为变量,开展了动态压缩性能试验;并对试验结果进行分析,获得三种应变率条件下该材料的应力-应变关系曲线。曲线分析显示其峰值应力和应变均随应变率的提高而增大,表明AASC属于应变率敏感材料。采用HJC本构模型开展动态压缩数值模拟,结果显示应力-应变关系曲线数值模拟结果与试验结果较为吻合,其累积损伤破坏过程是由中心向外围逐渐破坏。