电塑性效应中的磁场对金属流动应力的影响

电塑性效应是指在金属塑性变形过程中向其塑性变形区通电导致的金属变形抗力急剧下降、塑性显著提高的现象.虽然目前金属的电塑性加工技术已取得较好的实验研究成果,但对电塑性效应的作用机理的研究一直处在探索之中,其中比较关键的问题是电流在材料中产生电塑性效应的机理和电塑性效应中材料的各塑性相关量(变形抗力、延伸率)的理论计算方法...     

Zn-22%Al合金电致塑性效应中位错激活的动力学分析

对Zn-22%Al合金进行超塑变形时,同时施以高密度脉冲电流,合金的延伸率和应变速率敏感性指数均得以提高.主要变形是晶内变形和晶界变形共同的结果,并发生动态回复和动态再结晶.讨论了位错运动的动力学,认为塑性变形是位错激活的结果.位错运动前的瞬间,位错所受的电子风力是最大的,对于运动的位错实际所受电子风力大小,由于多个因素对电子风力不同程度的影响,只能是半定量的计算.     

金属间化合物大晶粒超塑性

在所研究的Fe3Al，Fe3Si，FeAl，Ni3Al，NiAl和TiAl等金属间化合物中均发现大晶粒超塑性．金相分析表明，超塑性变形过程中晶粒明显细化；透射电子显微学(TEM)和位向成像显微学(OIM)分析表明，超塑性变形过程中大量亚晶形成亚晶网络，且随变形量增大，网络内小角度及大角度亚晶界密度不断增高，即发生连续动态回复与再结晶．高温塑性变形是通过位错的滑移和攀移进行的，而亚晶界的迁移、滑动和转动起到协调变形的作用，保持了材料在宏观上的超塑性．     

电流对金属超塑性变形中晶内位错形态的影响

在7475铝合金超塑性变形过程中沿拉伸方向对试样通以脉冲电镜，对变形后试样的透射电镜观察发现晶内位错呈顺电子流动方向排列的形态，而且位错密度有增加的迹象，分析认为这种位错形态的产生源于由脉冲电流而引起的电子风对位错段产生的一个类似于外加应力的电子风力，此力促进了位错的运动。由于大部分位错被合金中的沉淀相粒子钉扎住，因此位错的自由端在电子风力的推动下绕沉淀相粒子转动，直至位错线与电流方向平行，另外电子风力也会促进被阻塞在沉淀相粒子处的位错团的移动，从而促进了晶内位错的增殖，提高了位错密度。     

表面喷熔层超塑性变形强化及其协调变形条件

采用超塑性变形强化的新工艺对模具钢３ｒ２Ｗ８Ｖ的Ｎｉ６０喷熔层进行了研究，通过试验得到了３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ基体和Ｎｉ６０热熔层间实现超塑性协调变形的工艺参数，并研究了异材间的超塑性协调变形条件，建立了超塑性协调变形的力学模型，对喷熔层的表面性能试验结果表明，超塑性变形工艺对喷熔层具有明显的强化作用，经超塑性变形处理的熔层基摩擦磨损，多次冲击和热疲劳性能均得到了显著提高。     

晶内位错在8090铝锂合金超塑性变形中的作用

研究了 8090 合金超塑性变形中的位错行为。透射电镜观察表明晶内位错产生于三角晶界,晶界台阶和粒子处。在变形初期,晶内位错滑移相当活跃;在变形中期,晶内位错发生回复形成亚晶界;至变形末期,虽然位错回复过程没有停止,但位错滑移协调机制变得更重要了,研究指出,位错滑移是变形初期的主要变形机制。动态回复和位错滑移都是晶界滑动的协调机制。而且,螺型位错与空位交互作用形成不能滑动的卷位错提高了晶内畸变能,促进了动态再结晶。     

2060-T8铝锂合金槽形件的电辅助增量成形

设计并搭建了电辅助增量成形试验平台,通过2060-T8铝锂合金槽形试样的电辅助单点增量成形试验研究了脉冲电流对成形试样的轮廓精度和壁云厚分布等成形效果的影响规律.结果表明:在电辅助增量成形过程中,因脉冲电流而产生的电致塑性效应,会促使材料变形的局部化,从而提高了板料的成形能力;在所用试验条件下,随着电流密度增加,试样的轮廓度误差以及成形区域的减薄率先减小而后增加;当电流密度为9.5A/mm~2时,试样的成形效果最佳.     

5A90铝锂合金的超塑性变形行为

采用光学显微镜、电子背散射衍射、电导率测试以及超塑性高温拉伸实验研究5A90铝锂合金超塑性变形行为和变形机理。研究结果表明:经450℃/30 min再结晶退火后,在变形温度为500℃、应变速率为8×10~(-4)s~(-1)的超塑性变形条件下,可使伸长率由未退火状态的630%提升至1 120%;在超塑性变形过程中,晶粒由长条状逐渐变为等轴状,而退火后的晶粒更加细小且等轴化程度更高,再结晶退火还可以提高材料内部的空位浓度并增加大角度晶界所占的比例,这都有利于伸长率提高;在最适宜超塑性变形条件下,该材料的应变速率敏感性指数m为0.63,因此,其主要变形机制为晶界滑移,但在变形后期扩散机制成为一种协调机制。     

电致塑性效应机制研究及其展望

对电致塑性微观机制的研究现状进行综合评述,讨论了漂移电子在电场作用下形成的电子风力对可动位错密度、分布和结构的影响,对堆垛层错能的影响,对显微组织的影响,同时对现有的研究理论基础进行了总结,最后对金属电致塑性的应用及所面临的技术问题进行了分析。     

用刚塑性有限元法分析超塑性反挤压成形

本文用刚塑性有限元法分析超塑性反挤压成形的流动规律，定量地分析了影响超塑性变形抗力的因素，预测了反挤压变形抗力和变形区的应力应变分布规律，为预测超塑性材料的反挤压变形抗力、速度场及等效应变速率提供了计算机模拟实验的通用程序。     

AISI304不锈钢在冷加工过程中的微观组织变化

在不同温度下对AISI304不锈钢进行不同方式、不同程度冷加工,用铁素体测量仪测定马氏体相变量,研究了冷加工与马氏体相变的关系;将AISI304不锈钢在低温(液氮,-70#℃)条件下进行不同程度拉伸,采用透射电镜观测位错分布,研究了冷加工与位错密度的关系.结果表明:冷加工在一定条件下可以产生形变诱发马氏体,其含量随冷加工变形量的增大而增加;同时,冷加工导致AISI304不锈钢中金属晶粒拉长,其位错密度随冷加工变形量的增加而增大.     

温变形对碳钢组织细化的作用

研究了中温预变形对亚、过共析钢组织的影响。结果表明,对于亚共析钢,在中温区变形、保温后可使先共析铁素体和珠光体组织大大细化,显著改善钢中铁素体和珠光体的分布状况;对于（ 过） 共析钢,中温区预变形则可大大缩短钢的球化时间,改善球化效果,细化组织,特别是对消除钢中的网状组织具有明显的效果。     

Insights into plastic deformation mechanisms of austenitic steels by coupling generalized stacking fault energy and semi-discrete variational Peierls-Nabarro model

The generalized stacking fault energy (GSFE) is a key parameter to determine the plastic deformation mechanisms of austenitic steels. However, the underlying physics why the GSFE can affect the plastic deformation behaviors remains unclear. In this paper, the plastic deformation mechanisms of austenitic steels with different carbon (C) additions were investigated by coupling the GSFE with the semi-discrete variational Peierls-Nabarro (P–N) model. The internal mechanisms behind the P–N stress and plastic deformation were explained at atomic scale. It is found that the positions and contents of C atoms affect the GSFE of austenite, and thus regulate plastic deformation behaviors of austenitic steels by influencing dislocation core structure. As exemplified that with 4 ​at.%C in austenite, the intrinsic stacking fault energy increases from −433 to −264 mJ/m², and the stacking fault width increases to 6.62b from 4.72b of FCC-Fe with b being the Burgers vector. This corresponds to the plastic deformation mechanism dominated by the ε martensitic transformation with the lattice changing from FCC to HCP. With increasing C contents to 8 ​at.%, the intrinsic stacking fault energy of austenite increases to −9.01 mJ/m², while the stacking fault width decreases to 6.03b. The plastic deformation tends to proceed via the mechanical twinning mode. The present investigation establishes a solid foundation for clarifying the plastic deformation mechanisms of austenitic steels from the perspective of the dislocation core structure.     

Creep-strengthening of steel at high temperatures using nano-sized carbonitride dispersions

Creep is a time-dependent mechanism of plastic deformation, which takes place in a range of materials under low stress-that is, under stresses lower than the yield stress. Metals and alloys can be designed to withstand creep at high temperatures, usually by a process called dispersion strengthening, in which fine particles are evenly distributed throughout the matrix. For example, high-temperature creep-resistant ferritic steels achieve optimal creep strength (at 923 K) through the dispersion of yttrium oxide nanoparticles. However, the oxide particles are introduced by complicated mechanical alloying techniques and, as a result, the production of large-scale industrial components is economically unfeasible. Here we report the production of a 9 per cent Cr martensitic steel dispersed with nanometre-scale carbonitride particles using conventional processing techniques. At 923 K, our dispersion-strengthened material exhibits a time-to-rupture that is increased by two orders of magnitude relative to the current strongest creep-resistant steels. This improvement in creep resistance is attributed to a mechanism of boundary pinning by the thermally stable carbonitride precipitates. The material also demonstrates enough fracture toughness. Our results should lead to improved grades of creep-resistant steels and to the economical manufacture of large-scale steel components for high-temperature applications.     

双相不锈钢热老化前后拉伸变形行为的电子背散射衍射表征

通过电子背散射衍射实验分析方法,研究变形量和热老化因素对双相不锈钢的拉伸性能、相边界、局部应变分布、重位点阵特殊晶界和取向分布的影响。研究结果表明：热老化后,双相不锈钢的强度提高,韧性降低;在大变形条件下铁素体晶粒内小角度晶界的数量和密度略有增加;热老化材料的铁素体的塑性变形和局部应变能力下降,大变形破坏初始奥氏体和铁素体以及∑3孪晶边界的分布。     

基于全息扫描的大型复杂钢结构变形监测与受力评估新技术

以重庆来福士高空连廊结构为项目依托,阐述了大型复杂钢结构变形监测的新方法和具体技术路线。针对变形监测中点云数据难以拼接的问题,通过空间特征点实现坐标系配准;针对变形监测点选取困难、数量多、工作量大的问题,提出一种基于算法提取结构的挠度变形曲线的方法,实现无监测点的变形监测;同时将有限元仿真模拟与三维激光扫描技术的变形监测相融合,根据三维扫描变形监测结果反向修正有限元计算,通过应力变化评估结构受力状态。结果表明:该方法有效解决了变形监测中的难题,保证了工作的效率和有限元计算的准确性,对于结构的健康监测具有重要意义。     

Effect of superplastic deformation on precipitation behavior of sigma phase in 3207 duplex stainless steel

Owing to excellent strength, toughness and corrosion resistance, duplex stainless steels(DSS) are widely used in constructional and petrochemical applications. Sigma phase, which has detrimental impact on the properties, is readily precipitated during hot working of DSS. However, precipitation behavior of sigma phase during superplastic deformation, which is the most significant processing method of DSS, is still unclear. In the current study,the effect of superplastic deformation on the precipitation behavior of sigma phase was investigated in 3207 duplex stainless steel. The result shows that superplastic deformation could prevent sigma phase precipitation generally by increasing mobility of grain boundaries and decreasing misorientation of the sigma phase boundaries, resulting in some sigma phase precipitated on the twin boundaries. Most of the sigma phase precipitated on ferrite-austenite interface with misorientation of 20–25°, while it precipitated in ferrite or austenite with the misorientation of 40°–45°. The orientation relationship between sigma phase and matrix matched well in austenite and on the ferrite/austenite interfaces, while it showed a small misfit in ferrite. The prevention effect of the superplastic deformation on the sigma phase precipitation was beneficial to quasi stable deformation stage,resulting in longer elongation.     

受内压圆筒的临界大变形载荷计算

在工程中，受内压圆筒是一种常见的结构。目前工程设计手册中圆筒应力公式与材料性质无关，应用新的大变形理论，计算了受内压圆筒在大变形条件下的临界载荷。计算结果表明，在大变形条件下，用工程设计手册中的圆筒应力公式计算，将导致很大误差。     

A Novel Technique to Manufacture Nanostructured Materials by Machining

超细晶和纳米晶材料通常比其粗晶材料具有更高的硬度、强度和更好的耐磨性。切削是一种大批量、低成本制造纳米结构金属和合金的新颖方法。切削是一种典型的大应变加工工艺,它可以在切屑成型的一个单一的变形过程中施加更大的应变,而且也适合高强度的金属和合金,克服了剧烈塑性变形方法的局限性。本文详细介绍了切削加工的大应变变形、切屑的微观结构和性能,同时提出了一些改进措施和发展前景。     

A Novel Technique to Manufacture Nanostructured Materials by Machining

超细晶和纳米晶材料通常比其粗晶材料具有更高的硬度、强度和更好的耐磨性.切削是一种大批量、低成本制造纳米结构金属和合金的新颖方法.切削是一种典型的大应变加工工艺,它可以在切屑成型的一个单一的变形过程中施加更大的应变,而且也适合高强度的金属和合金,克服了剧烈塑性变形方法的局限性.详细介绍了切削加工的大应变变形、切屑的微观结构和性能,同时提出了一些改进措施和发展前景.