一种双相材料的应变等效非局部本构模型

珠光体钢由众多随机取向的珠光体团构成，每一珠光体团又包含了许多交替叠合的渗碳体片和铁素体片。实验表明，具有较细片层间距的珠光体钢具有较好的综合力学性能，较高的耐磨性的抗接触疲劳性能。基于考虑此类材料中由于两相变形的不协调而存在的相间的相互约束，提出了一种应变等效非局部本构模型，在不改变材料局部参数的前提下，通过引入等效应变较好地描述了作为珠光体材料微结构基本参数的片层间距对其宏观响应特性的影响。对具有不同平均片层间距的热轧PD3和离线全长热处理PD3珠光体钢轨钢的非对称循环塑性进行了分析，得到了与实验相吻合的结果。     

控轧控冷工艺参数对60Si2MnA线材中珠光体形态的影响

研究了60Si2MnA线材控轧控冷工艺参数对所析出的珠光体的影响.结果表明:在其他工艺参数相同的情况下,珠光体平均片层间距主要取决于吐丝到集卷过程的冷却,这一过程冷速越快,珠光体平均片层间距越小;珠光体平均片层间距随着吐丝温度或终轧温度的升高呈下降的趋势;终轧后快冷容易出现退化珠光体,并且其含量随相变区冷速的加快而明显增多;较低的终轧温度使珠光体球团直径明显减小.     

微观组织对高速车轮钢解理断裂应力的影响

利用不同奥氏体化温度和冷却速率对碳质量分数为0.54%高速车轮钢进行热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距微观组织的试样.在-120~20℃温度下对具有不同微观组织的拉伸试样和三点弯曲(3PB)缺口试样进行测试;采用二维平面应变有限元计算三点弯曲缺口试样缺口前的应力分布;利用扫描电镜对3PB试样断口进行观察并测量解理起裂源的位置;测定不同微观组织车轮钢试样的解理断裂应力.在扩展控制断裂机制下,微观组织对车轮钢的解理断裂应力具有明显影响,晶粒尺寸和珠光体片间距越小解理断裂应力越高.细化晶粒使未扩展微裂纹的特征长度减小,细化珠光体片间距有助于提高珠光体的有效表面能,从而使得解理断裂应力提高.     

细片层珠光体团的塑性响应特性

细片层珠光体团是由铁素体片和渗碳体片交替叠合而成的复相材料。在小片层间距和各相材料均为弹塑性的假设下,采用有限元方法分析了垂直于片层方向上的材料响应特性及层厚的影响,并用非经典塑性理论推导了珠光体团的弹塑性本构方程。对不同加载方向上珠光体团的响应特性和循环蠕变特性进行了分析。可作为进一步研究珠光体材料的宏观响应特性、损伤和失效的基础     

考虑材料微观结构的滚动接触疲劳寿命研究

轴承钢材料由许多细小晶粒组成,其力学性能在微观上表现为各向异性,会对滚动接触疲劳寿命产生显著影响.本研究从微观角度出发,以Voronoi多边形表征轴承钢晶粒结构,采用ABAQUS有限元软件建立考虑轴承钢晶体学属性的滚动接触疲劳寿命分析模型,对滚动接触应力及疲劳寿命进行预测分析.同时,将分析结果与基于各向同性材料假设的滚动接触模型结果进行对比,探究考虑晶体学属性的滚动接触疲劳寿命模型的特性,在此基础上,进一步分析晶粒大小分布对滚动接触疲劳寿命的影响规律.     

层片状珠光体生长形貌的相场法模拟

采用相场法,以共析钢为例,模拟研究了不同初始共析层片间距及不同初始过冷度条件下层片状珠光体微观组织的生长形貌,探讨了不同初始层片间距及不同初始过冷度条件下层片状珠光体微观组织生长的规律.模拟结果表明:过冷度不变时,随着初始层片间距的增大,共析层片振幅增大,共析层片生长形貌的变化是规则对称的层片状→非规则非对称形状→棒状;层片间距不变,初始过冷度在19.6~20K时,随着初始过冷度的减小,共析钢中碳原子扩散能力增大,层片间距的失稳,致使共析层片由规则状向非规则形状变化;初始过冷度在20~22K时,随着初始过冷度的增大,共析钢中碳原子的扩散能力减弱,渗碳体相前沿碳原子浓度无法使其规则对称地生长,渗碳体相向碳原子浓度高的地方生长,从而产生倾斜生长以及层片合并现象.     

6063铝合金的多轴比例疲劳特性及其微观机理

对6063铝合金进行多轴比例加载疲劳试验及微观结构观察,分析材料的疲劳特性及其微观机理.结果表明:随着等效应力幅值的提高,6063铝合金的疲劳寿命降低,材料的循环硬化现象逐渐明显,位错结构密度逐渐增大,位错由初步的交滑移结构演变为明显的迷宫状结构;使用MansonCoffin公式可对铝合金的多轴比例加载疲劳寿命进行准确的预测;位错结构是影响6063铝合金循环特性和疲劳寿命的主要因素.     

电脉冲对P510L钢的影响

用不同的脉冲电流对P510L钢进行了孕育处理,研究了不同的电脉冲参数对其宏观组织和微观组织的影响.结果表明,将处理过的钢液在空气中冷却,晶粒明显得到了细化、枝晶大大减少,经过电脉冲处理后的P510L钢的珠光体形态发生了显著的变化,片层间距明显缩短.     

共固化补片预修补铝板的阻尼和疲劳寿命研究

制备了黏弹阻尼层共固化复合材料补片,对固支的薄铝板应力集中区域进行预修补,利用基于频域的半功率带宽法测试了修补前后的结构阻尼比.建立有限元模型,采用滞后阻尼的假定计算了组合结构的等效阻尼比,对比实验值验证了该模型.采用基于功率谱密度的频域分析方法估算了结构随机振动疲劳寿命.考察了阻尼层厚度、补片长度和纤维层层数对结构等效阻尼比和随机振动疲劳寿命的影响.研究结果表明制备的黏弹阻尼层共固化复合材料补片可以提高薄壁结构的阻尼效果,并可以提高修补件的振动疲劳寿命.     

大过冷工艺下珠光体钢亚结构组织及力学性能

采用TEM和MTS Landmark试验机研究盐浴大过冷工艺下SWRS82B珠光体钢亚结构组织变化及其力学性能,从热力学、动力学和碳原子扩散等方面探索最优热处理工艺。研究结果表明,大过冷工艺下珠光体亚结构组织明显细化,珠光体团尺寸细化至2.39μm,最小片层间距为62.11 nm,且出现粒径55 nm左右的纳米级渗碳体,三者受大过冷工艺的过冷温度和时间的影响较复杂;珠光体钢强度主要由珠光体片层间距决定,而塑性主要受团尺寸影响,二者均受纳米级渗碳体影响,随大过冷工艺的过冷温度和时间的变化而变化。最优大过冷工艺参数为300℃/3 s+550℃。     

穿水冷却对GCr15轴承钢组织和力学性能的影响

通过4种穿水冷却工艺生产20mm热轧GCr15轴承钢棒材,研究了穿水冷却对热轧及球化退火、淬回火热处理后轴承钢组织和力学性能的影响.结果表明:终轧前后均采用穿水冷却,控制终轧温度在800~860℃,上冷床返红温度为620℃,能明显降低先共析碳化物及珠光体相变温度,减小热轧轴承钢中先共析碳化物厚度、连续度及珠光体片层、球团大小.退火及回火组织中碳化物厚度减小,均匀性增加,防止了粗大未溶网状碳化物的遗传.热轧及热处理后轴承钢抗拉强度及面缩率均增强.     

奥氏体形变对GCr15钢珠光体片间距的影响

探讨了奥氏体形变对GCr15钢连续冷却下珠光体产物片间距的影响。片间距的测定方法是采用加权统计平均值。实验结果表明,在相同的冷却速度下,奥氏体形变后所得珠光体产物片间距增大,并在一定形变温度下,随着奥氏休变形量的增大,珠光体产物片间距的变化有一极大值。     

三段式控冷工艺对82B线材组织和性能的影响

提出风冷段三段式控制冷却工艺,即在冷却过程中加入模拟相变热的加热过程,以模拟热轧82B线材的实际风冷过程,分别研究相变前冷却速率、返温温度以及相变后冷却速率对82B线材组织和性能的影响。结果表明,返温温度和相变前后的冷却速率对珠光体片层间距都有影响,整个风冷过程的冷却速率对碳化物的析出均有影响,而马氏体的产生主要与返温温度和相变后的冷却速率相关;提高相变前后的冷却速率,都会提高线材的抗拉强度,加快相变前冷却速率以及降低相变后的冷却速率会使线材的面缩率提高。     

奥氏体化状态和钒对珠光体型钢轨钢韧性的影响

以重轨钢ＰＤ２和ＰＤ３为对象，重点研究了热轧态和重新热处理状态珠光体的韧性。研究结果表明，奥氏体状态（晶粒大小、成分均匀化及碳化物溶入或析出程度等）及珠光体的形态和片层间距是影响珠光体冲击韧性的主要组织因素。奥氏体晶粒的细化、珠光体片层的细化、奥氏体成分的均匀化及强碳化物形成元素在奥氏体状态的固溶化是珠光体钢韧化的基本途径。     

热轧高碳钢线材组织-性能预报系统

在模拟实验和工业试验验证的基础上,建立了高碳钢高速线材在轧制和冷却过程中组织演变及力学性能系列模型,包括临界应变、奥氏体动态及静态再结晶、奥氏体相变体积分数、珠光体片间距以及组织-性能关系等子模型.基于以上模型,开发了一个模拟程序,对高速线材生产的物理冶金过程进行了仿真计算,得到轧件的温度场、奥氏体晶粒尺寸演变、最终组织特征和力学性能.模拟结果显示主要轧制温度及最终组织性能与现场实测结果吻合较好.     

十六烷基三甲基溴化铵直接处理钙基蒙脱土

采用离子交换法直接用十六烷基三甲基溴化铵处理钙基蒙脱土, 成功制备出理想的有机蒙脱土, 经红外光谱分析（FTIR）、 差热分析（DTA）和X射线晶体衍射(XRD)分析等测试手段表征. 研究了蒙脱土处理方式、 离子交换时间和次数对有机蒙脱土结构的影响. 结果表明, 有机蒙脱土的层间距由1.49　nm扩大到2.21　nm.