正交各向异性TA2紧凑拉伸试样应力应变场与J积分

针对工业纯钛TA2二维紧凑拉伸试样(CT试样),采用有限元软件ABAQUS计算平面应力、平面应变下各向同性与正交各向异性的应力应变场、裂纹张开位移(COD)以及J积分。结果表明:各向同性与正交各向异性应力应变场有明显差异。在相同载荷下,裂纹沿轧制方向裂纹尖端张开位移更大,且具有更大的J积分值。TA2轧制方向强度高,裂纹沿横向首先发生裂纹开裂,但是裂纹沿轧制方向扩展阻力更小,更易裂纹扩展。     

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金热加工图及其组织演变

采用热模拟试验机对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金进行等温压缩试验,获得变形温度为750~900℃和应变速率为0.001~1 s 1时的真应力真应变曲线,并运用修正后的试验数据建立真应变为0.7的热加工图。通过显微组织观察,分析合金的变形机理,确定热变形失稳区。研究结果表明:Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金加工温度范围较宽,当加工温度低于800℃且变形速率大于0.1 s 1时易发生绝热剪切,造成流变失稳;随着变形温度升高,功率耗散因子η有增大趋势,合金的流动软化机制由动态回复逐渐变为动态再结晶,显微组织也随之细化、均匀。     

Ti-1300钛合金挤压管材组织性能研究

通过室温拉伸测试和显微组织观察，研究了挤压温度和热处理工艺对Ti-1300钛合金挤压管材显微组织和力学性能的影响，讨论了热加工工艺、显微组织和力学性能之间的关系。结果表明：Ti-1300钛合金在两相区挤压后的横向组织均匀细小，纵向组织沿挤压加工流线破碎均匀；其拉伸强度高达1 445 MPa。管材在相变点以上的高温固溶组织主要由等轴β相晶粒组成，具有较好的塑性。合金两相区挤压后具有较好的强度和塑性的匹配，两相区挤压的塑性明显优于β单相区挤压，尤其面缩。试样经过固溶时效处理后显微组织明显细化，强度大幅度提高，可达1 300 MPa以上。     

Ti-15-3合金中短裂纹萌生与扩展的微观机理

利用扫描电镜(SEM)和背散射电子衍射(EBSD)技术研究了Ti-15-3合金中晶粒取向差对短裂纹萌生与扩展的影响.结果表明:在Ti-15-3合金中,98%相邻晶粒之间的取向差大于10°;相邻晶粒中,大的晶粒取向差有利于短裂纹的萌生,小的晶粒取向差有利于短裂纹的扩展;短裂纹的尖端方向与下一个晶粒的滑移带方向夹角大于35°时,裂纹穿过此晶粒时容易发生曲折,走"Z"字形路线;小于35°,裂纹沿着滑移带方向扩展;短裂纹尖端扩展到晶界时,如果裂纹尖端方向与晶界的方向之间的夹角小于35°,裂纹沿晶扩展;大于35°,裂纹穿晶扩展.     

Ti-6Al-4V合金置氢动力学与氢分布规律

通过Ti-6Al-4V合金750℃条件下的置氢实验,分析了置氢过程的动力学规律,利用光学金相显微镜和二次离子质谱仪研究了保温时间对氢分布的影响规律.结果显示,Ti-6Al-4V合金置氢动力学遵循二维扩散机制,满足Valensi方程g(α)=α+(1-α)ln(1-α),氢在试样径向方向的二维扩散是置氢反应的控制步骤.置氢保温时间大于60min时,氢压趋于稳定,氢在试样径向方向的二维扩散停止,试样中心的微观组织和氢离子强度与边缘的相一致,氢均匀分布于试样当中.     

注射成形Ti-6Al-4V合金的显微组织和力学性能

采用金属注射成形方法制备Ti-6Al-4V合金坯体,然后利用溶剂脱脂和热脱脂工艺脱除坯中粘结剂,研究了合金在真空烧结和热等静压烧结条件下的显微组织和力学性能.结果表明:真空烧结Ti-6Al-4V合金具有典型的魏氏体组织,其初始的β晶粒粗大,β晶粒内为次生片状α和薄β相片,空隙较多,合金的强度和塑性较低;合金经热等静压处理后,组织明显细化且均匀,空隙很少或几乎没有,从而强度和塑性都有所提高.     

不同锤锻方式下Ti--6 Al--4 V合金组织及取向演变

利用扫描电镜和背散射衍射技术研究了Ti-6Al-4V合金在不同锤锻变形方式下的组织与取向变化。结果显示：随着镦拔变形次数的增加,Ti-6Al-4V合金中α相及β相组织均趋于均匀,而且两相的取向聚集越不明显;进一步热处理后,锻造过程中形变储存能得到释放,在释放过程中两相也会发生一定的倾转,轴向三次镦拔或者换向三次镦拔对组织均匀性改善明显。综合分析发现,密排六方结构的α相的取向分布对变形方式较敏感：原始棒材以及一次镦拔时,合金中α相的取向{0001}基面织构占了很大部分;随着镦拔次数增多,形变能增加,虽然{0001}基面滑移被抑制,但是{1010}、{1120}等柱面滑移以及{0111}、{1123}等锥面滑移得以开动,大幅地增加了取向的种类,进而降低了取向的集中性,使得取向更趋均匀化。     

大晶粒TiAl基合金的超塑性变形行为

研究了大晶粒Ti-47％Al-2％Mn-2％Nb-1％B合金的高温变形行为.该合金具有近等轴γ组织,其间均匀分布着少量极细的α2相.测试在空气中进行,试样用釉涂覆加以保护,温度为1025～1100℃,初始应变速率范围为(0.04～1.28)×10     

Ti-20Zr-6.5Al-3.5V合金的相变

采用差示扫描量热仪和X射线衍射仪等手段,研究了时效温度、退火温度及退火时间对Ti-20Zr-6.5Al-3.5V合金的相结构转变和相对含量的影响,同时探讨了合金在不同热处理制度下的相变机理。结果表明:合金在700℃以下时效主要发生α″+β(亚稳)→α+β,同时在450℃有等温ω相析出,在700℃时效FCC结构相完全分解或转变;合金的相结构以及相对含量随着退火温度的变化而变化,并且在退火过程中析出的FCC结构相抑制残余β相向α相转变;同时在850℃退火,保温时间越长β相的含量越高。     

晶粒细化对Al-3.2Si-0.8Mg合金组织性能的影响

采用Al-5Ti-1B合金细化剂对Al-3.2Si-0.8Mg合金进行晶粒细化,采用金相显微镜、激光导热仪和拉伸试验机等研究晶粒细化对Al-3.2Si-0.8Mg合金微观组织、铸造流动性、力学性能与导热系数的影响.结果表明：随着Al-5Ti-1B合金细化剂添加量的增加,Al-3.2Si-0.8Mg合金的α-Al晶粒逐渐细化,铸造流动性、抗拉强度和伸长率逐渐升高,但导热系数略有下降.当Al-5Ti-1B合金细化剂的质量分数增加到0.5%时,Al-3.2Si-0.8Mg合金的晶粒被细化至平均直径约为90.9 μm,铸造流动性试样长度为867 mm,抗拉强度为234 MPa,伸长率为10.1%,导热系数为182.7 W·m^-1·K^-1.     

聚晶金刚石刀具加工钛合金热塑剪切失稳研究

采用聚晶金刚石(PCD)刀具,以不同的切削速度对钛合金Ti-6Al-4V进行了切削实验.通过分析切屑的金相和扫描电子显微(SEM)照片,对PCD刀具加工钛合金Ti-6Al-4V的热塑剪切失稳现象进行了深入研究,分析表明发生热塑剪切失稳时锯齿形切屑齿尖角随切削速度先增大,后减小,并通过计算锯齿形切屑内的剪应变、测量剪切带内外的显微硬度和切屑内的X射线衍射分析证实了在发生热塑剪切失稳时钛合金的组织发生了相变.     

Cu对Al-Zn-Mg-Xcu合金组织、 断裂及淬透性的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及室温拉伸、末端淬火等测试方法,研究了Cu对Al-7.6Zn-1.6Mg-XCu合金组织、断裂和淬透性的影响.研究表明:随着Cu质量分数的增加,合金的强度先增加后减小,合金的强度在Cu质量分数为1.70%时出现峰值;合金的力学性能各向异性随Cu质量分数的增加,先减小再增大,Cu质量分数为1.45%时,合金的力学性能各向异性最小;随着Cu质量分数的升高,合金横向断裂模式从以穿晶断裂为主向沿晶断裂转变.与合金纵向延伸率变化幅度比较,Cu质量分数对合金横向延伸率影响更加显著.随着Cu质量分数的升高和淬火速率降低,合金时效后平衡相的周围出现明显的无沉淀析出带,导致合金硬度下降明显,淬透性也大大降低.     

铝锂合金冲击韧性与温度的关系

研究了Al-2.2Li-2.2Cu-1.5Mg-0.12Zr合金的冲击韧性α_k与温度T的关系.结果表明,在本实验温度范围(90～573K)内,室温(303K)下α_k值最小,α_k-T曲线以303K和223K为界呈V形和倒V形分布,室温下冲击试样主要是沿晶断裂,而223K时主要是穿晶断裂.     

时效对Ti_3Al—Nb合金显微组织与拉伸性能的影响

研究了Ti_3Al-Nb(Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo)(at％)合金时效过程中组织与性能的变化。结果表明,合金经α_2 β两相区1000℃lh/WQ固溶处理后,分别在650、750和850℃时效24h空冷,会使其析出二次针状α_2相和大量“O”相。随着时效温度的升高,初生α_2相长大,二次针状α_2相和“O”相球化。“O”相除以块状形式存在于初生α_2相周围外,还成片分布于初生α_2相内部。时效温度降低,室温,高温拉伸强度减小,而延伸率逐渐升高。时效态室温拉伸断口形貌为混合型断口。     

结构钢动态断裂机理

文章对结构钢材料（GrNiMoV钢）高速冲击下的断裂行为进行了研究，研究表明断裂过程是一损伤演化过程。得出了GrNiMoV钢断裂机理：一是在晶界三叉点处裂纹成核，沿细晶方向扩展，最终断裂；二是沿绝热剪切带的开裂。     

应变率对等温锻造TiAl基合金脆韧转变特性的影响

文章对等温锻造近片层Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.4(W+Mo)(NL TiAl)合金在不同温度和应变率下实施了准静态拉伸力学性能测试,并对其力学性能和脆韧转变特性的应变率相关性进行了研究,结果表明,随着应变率的提高,脆韧转变温度(BDTT)随之上升;对1×10-3s-1不同温度变形后的试件进行了断口SEM分析和TEM分析,结果表明,随温度的不断上升,NL TiAl的断口形貌由穿晶断裂到沿晶断裂最终演化为塑性断裂,BDTT以下NL TiAl的主要变形机制为孪生机制,而BDTT以上其主要变形机制为位错机制。     

节理倾角对类岩石试样力学特性影响试验研究

白鹤滩水电站坝基岩体柱状节理十分发育,岩体中存在许多复杂节理面,各向异性特性十分显著.为了研究柱状节理岩体的各向异性特性,采用模型试验方法,考虑横向贯通节理,制作具有不同柱体倾角(β=0~90°)的正四棱柱形试样,通过单轴压缩试验得到柱状节理岩体在不同节理倾角β下的单轴抗压强度、变形模量和峰值应变,分别分析了不同倾角下应力-应变曲线、峰值强度、变形模量、峰值应变及破坏类型的特性,得到以下结论:倾角β=0~15°以及75~90°范围时,应力-应变曲线存在多峰现象,β=30~60°范围时,应力-应变曲线以单峰为主;单轴抗压强度在β=60°时取得最小值,β=90°时取得最大值,试件强度各向异性比K_c为11.12,属于极高各向异性;变形模量在β=60°时取得最小值,β=90°时取得最大值;峰值应变在β=60°时取得最小值,β=30°时取得最大值;试样主要有沿材料的劈裂破坏和沿贯通节理面的滑移破坏两种破坏模式.     

铸态铝镁钪合金的热塑性

采用半连续铸锭冶金法制备一种成分为Al-6Mg-0.4(Sc+Zr)的合金,铸锭样品经均匀化退火后,测试其在250,300,350,400,450,475和500 ℃时的瞬时拉伸力学性能,借助扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的观察和分析,研究该合金的高温变形及断裂行为.结果表明:合金抗拉强度和屈服强度随温度的升高而降低,而其伸长率随温度的升高而增大;合金在300 ℃以下拉伸,断口为穿晶断裂型;在300 ℃以上拉伸,断口由穿晶断裂逐步向沿晶断裂转变;在400 ℃以上拉伸,断口基本上是沿晶断裂.在400 ℃以上变形,晶界区域有大量的强滑移带;在400 ℃以上晶内强度高于晶界强度,拉伸时变形优先在晶界区域发生,变形不均匀的结果导致铸坯热加工过程中开裂.Al-6Mg-0.4(Sc+Zr)合金铸坯的最佳热加工温度范围为350～400 ℃,在此条件下,合金的变形抗力较低,热塑性较好,又不出现热裂纹.     

Fe_(78)Si_9B_(13)非晶合金的恒导磁性能

研究了普通退火对Fe78Si9B13非晶合金磁性能的影响.实验发现:当合金内有适当数量的-αFe(Si)晶体相析出时,可形成感生磁各向异性,易磁化方向与带面垂直.经470℃×120 min和480℃×60 min退火后合金呈现良好的恒导磁特性.根据剩磁比Br/B800随退火温度和时间变化的规律,讨论了-αFe(Si)晶体相在表面层和基体内的晶化过程对源于磁弹性耦合作用的横向感生磁各向异性的影响:表面层的先期晶化促进横向感生磁各向异性形成;基体内晶体相析出减弱磁弹性耦合作用.     

TZ20钛合金的疲劳行为及其机制研究

金属及合金的疲劳性能和疲劳行为是影响其长期安全服役的一个重要的因素。本文主要研究了锻造态和退火态Ti-20Zr-6.5Al-4V(简称TZ20)的疲劳行为和疲劳机制。XRD结果表明,锻造态和退火态两种状态的TZ20合金均由α相和β相组成。微观组织分析表明,虽然两种状态下该合金都呈现出典型的网篮组织特征,但是其各相含量及其晶粒尺寸有较大的区别。疲劳实验结果表明,锻造态和退火态合金的条件疲劳极限σ0.1(107)分别为623 MPa和572 MPa。疲劳断口分析表明,锻造试样疲劳断口具有多个疲劳裂纹源,而退火试样的疲劳断口只有一个疲劳裂纹源。