空冷贝氏体钢破片中绝热剪切带的热处理研究

利用HX-1型显微硬度计、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等分析测试手段,研究Mn-B系空冷贝氏体钢爆破圆筒破片中绝热剪切带热处理后的显微硬度和微观形貌特征.结果表明:热处理导致绝热剪切带中储存能量释放使绝热剪切带硬度下降,800℃热处理后绝热剪切带硬度最低,300℃热处理后绝热剪切带白亮特征减弱,800℃热处理后绝热剪切带白亮特征完全消失,与基体融为一体.     

高速冲击下2519A-T87铝合金微观组织研究

用金相显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)对2519A-T87铝合金靶材弹坑周围的高速冲击特征组织进行了观察分析。在OM下观察分析发现弹坑周围形成了变形带和绝热剪切带,裂纹在绝热剪切带内萌发和扩展。TEM下观察分析发现变形带内为微带组织,绝热剪切带内是动态再结晶组织。位错在微观组织演化过程中起到了重要作用。显微硬度测试结果表明,绝热剪切带的硬度值远远低于基体。     

切削高强度结构钢形成的绝热剪切带微结构观察

使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对高强度结构钢30CrNi3MoV正交切削产生的切屑内绝热剪切带的微细组织进行了观察，测量了绝热剪切带的显微硬度。绝热剪切带中心和基体组织之间，组织是渐变的。绝热剪切带内硬度达到了淬火马氏体硬度，并具有细小的等轴晶组织，内部含有少量χ-Fe6C2和Fe3C碳化物与奥氏体。基体和剪切带之间的过渡区为大塑性变形的马氏体组织，分布有高密度的位错。研究结果表明，在实验切削条件下得到的绝热剪切带属于相变带。     

TC6钛合金剪切带临界应变及其扩展速度的实验测定

采用分离式霍普金森压杆技术和一种新型限位试验方法对TC6钛合金进行了动态压缩试验,使用光学显微镜、扫描电子显微镜分析了TC6钛合金变形到不同应变量时所产生绝热剪切带的微观形貌,通过与宏观力学响应相对应,研究了TC6钛合金圆柱试样中绝热剪切带刚萌生时对应的临界应变及绝热剪切带的扩展速率.结果表明:在高应变率下,材料绝热剪切带的形成是一个由萌生、扩展、完全发展组成的过程;在应变率为2.5×10~3s~(-1)时,TC6钛合金动态压缩时绝热剪切带萌生时对应的临界应变为0.126 9,其扩展速率大约为87 m/s.     

高速切削淬硬钢主剪切区绝热剪切失稳微观机理研究

使用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对高速切削淬硬30CrNi3MoV高强度钢形成的锯齿状切屑主剪切区内材料微观特征进行了观察,并对绝热剪切失稳的微观机理进行了分析.微观观察和分析结果表明,绝热剪切带中心由平均直径0.4～0.6μm的细小等轴晶粒组成,过渡区内为碎化并沿剪切方向拉长的马氏体板条组织.锯齿状切屑的形成应归因子主剪切区材料绝热剪切失稳的发生,在此过程中,动态回复和再结晶成为微结构演化的主要冶金过程,绝热温升起到了关键作用.等轴晶组织的形成机制为旋转式动态再结晶.     

电工纯铁DT4剪切带内微观组织结构与剪切敏感性分析

采用Hopkinson 压杆冲击加载装置和帽形试样对电工纯铁进行约103s-1应变率条件下的冲击压缩实验,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察高速冲击后电工纯铁剪切带及微观组织. 结果表明,电工纯铁中的剪切带(ASB)由带中心比较平滑、细小晶粒和带边缘被拉长的变形晶粒(过渡区)组成. 过渡区中晶粒有一定择优取向,衍射花样分别为不连续椭圆状和环状. 剪切带中心晶粒直径小于0.5μm,锻态和轧制态电工纯铁ASB中心衍射花样分别为不连续和连续环状. ASB内位错密度很低,但其相邻基体内含有高密度位错. ASB内没有相变发生.     

TA2/NiCr爆炸复合棒界面组织及性能研究

以爆炸复合法制备了TA2/NiCr合金复合棒,利用金相显微镜(OM)及高分辨透射电镜(HRTEM)进行界面处不同区域的微观组织结构分析,并利用显微硬度仪及万能力学试验机进行力学性能测试分析.结果表明,TA2/NiCr合金复合棒界面处TA2侧形变组织中出现了大量孪晶、位错以及沿界面45°方向的绝热剪切带.同时,界面处还伴随着竹节状熔化层的出现,其内部含有一定数量非晶组织,硬度约为850HV0.025;靠近熔化层为热影响层,由较大等轴晶组成,硬度约为200HV0.025;界面的结合强度约为193Mpa.     

等温处理对新型高强钢力学性能和绝热剪切行为的影响

为了使新型高强钢更好地在冲击领域得到应用,采用等温盐浴方法对新型高强度钢进行热处理.通过OM、SEM、TEM对材料的微观组织进行观察,采用万能试验机对材料进行准静态拉伸力学性能测试,通过分离式霍普金森压杆（SHPB）对材料进行动态性能测试并捕捉临界应变率下萌生发展的绝热剪切带形貌.研究结果表明:随着等温温度的升高,对应材料的主要组织由马氏体+下贝氏体,马氏体+下贝氏体+上贝氏体变化为马氏体+上贝氏体,材料的屈服强度和塑性逐渐降低.330℃等温处理的材料绝热剪切带萌生的临界应变率为3种等温处理材料中最低,上贝氏体组织的出现使材料对绝热剪切变形的敏感性降低.      

铜单晶驻留滑移带演化的实验观察与形成机制

在室温下采取恒塑性应变幅控制研究了单滑移取向[123]铜单晶体的循环形变过程.塑性应变幅为1×10-3.通过扫描电子显微镜-电子通道衬度(SEM-ECC)技术对同一试样在不同循环周次进行疲劳过程位错组态演化,以及驻留滑移带(PSB)的形成和它的表面形貌观察.对比了不同周次的位错组态,从而把疲劳过程的早期位错演化分为主滑移平面上的主刃型位错和基体位错墙间的螺型位错段起主要作用的两个阶段.同时也提出了一个关于PSB形成的可能机制:当基体位错墙的间距与墙的宽度都达到一临界值时,由于基体位错墙两边的螺型位错段对基体位错墙施加不平衡的作用力,当此力达到临界值时导致基体位错墙的连锁性破坏,从而形成驻留滑移线(PSL).随着循环周次的增加,与PSL相邻的螺型位错段继续作用而最终导致PSB的形成.     

TiN薄膜的制备及其纳米力学性能研究

采用磁控溅射工艺制备了TiN薄膜,借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜和纳米压痕仪等设备,研究了薄膜制备工艺参数(如基体温度、溅射功率、基体负偏压等)对薄膜的相结构、表面微观形貌、纳米硬度、弹性模量等的影响。结果表明:TiN薄膜为多晶态,其溅射功率、基体负偏压和基体温度等条件对薄膜的形貌、结构及纳米硬度、弹性模量等的影响比较复杂。     

钢管爆炸条件下绝热剪切带的作用和精细结构

研究钢管在爆炸加载条件下绝势剪切带的作用,结果表明绝热剪切带是在钢管动态膨胀过程中形成的,并在钢管破碎时成为断裂的通道,充当“预制”的作用,并用透射电镜观察了破片内绝热剪切带的业有细结构,绝热剪切带中心是等轴晶组织,这是动态再结晶的结果,带内发生动态再结晶表明绝热温升已经很高,它的软化使其成为钢管破碎时的断裂通道。     

穿甲试验靶弹孔微观结构和绝热剪切带特性

发射海37弹道炮对60钢装甲靶板穿孔周围的微观结构进行了研究，在弹孔表面发现有钨的成分，说明在高速侵彻过程中产生的高压可以使钨熔化，弹孔周围的绝热剪切带沿主剪应力方向形成，与静态塑性变形滑移线方向接近，绝热剪切带上不均匀的变形将产生微裂纹和微孔洞，在弹孔周围同时发现相变带和形变带两种绝热剪切带。     

高强度钢正交切削过程中剪切变形局部化研究

通过正交切削实验对高强度钢30CrNi3MoV锯齿形切屑内剪切变形局部化的临界切削条件和绝热剪切带的分布规律以及微结构特征进行了研究．结果表明，因切屑剪切区内发生剪切变形局部化，在一定临界切削速度下切屑由带状屑转变为锯齿形切屑；对临界切削速度的理论预测和实验结果基本一致．随着切削速度的增加，剪切带的宽度和间距随之减小．在锯齿形切屑内发现两种剪切带即形变剪切带和白色剪切带．TEM观察表明，白色剪切带中心为等轴晶粒，剪切带内的组织结构经历了一系列复杂的演变过程．     

TA2钛合金绝热剪切带起始实验研究

本文利用分离式霍普金森压杆加载TA2钛合金扁平帽型试样,结合高速红外测温与金相观察,分析动态加载下帽型试样受迫剪切的力学响应以及绝热剪切带温度演化,并讨论绝热剪切失稳起始条件.结果显示,TA2钛合金绝热剪切带起始时的温度约为470 K.在该温度下,材料热软化不足以引起本构软化,因此热软化可能不是绝热剪切起始必要条件,相反可能是由于剪切局域化带产生导致带内温度的急剧上升.以温度达到470 K时刻作为绝热剪切带起始条件,得到随加载率增大,帽型试样绝热剪切起始时的压缩位移随加载率增大呈下降趋势.     

超高强度钢靶板中绝热剪切带的有益作用

研究了超高强度钢靶板在弹丸穿甲过程中绝热剪切带的特性与分布·结果表明:剪切带的出现,可以协调超高强度钢靶板弹孔附近材料在受冲击时的变形,避免材料在变形过程中因不协调而过早发生脆性开裂·绝热剪切带硬度很高,因此可以承受较高的断裂应力·由于剪切破坏往往吸收较多的弹丸冲击能量,因而可大大削弱弹丸进一步穿甲的能力·超高强度钢中绝热剪切带的出现对减弱弹丸在冲击过程中所造成的破坏并非一无是处·     

AerMet100钢动态剪切性能数值仿真研究

根据AerMet100钢动态剪切试验结果,基于ABAQUS/Explicit动力学分析软件对AerMet100帽形试件的绝热剪切敏感性、临界速度以及绝热剪切带的宽度进行了数值模拟分析,模拟结果与实验吻合较好. 在此基础上,研究了AerMet100钢绝热剪切敏感性与加载速度的关系,分析了AerMet100钢试件在动态加载过程中的应力场分布、绝热剪切带的演化过程以及温度场分布. 研究结果表明,剪切区域特征单元的承载能力随加载速度的提高而降低,剪切带形成的临界速度在32 m/s左右,剪切高温区集中在微米量级的带状区域.      

603钢动态剪切性能及失效分析研究

采用基于霍普金森杆的新型加载技术对603钢的动态剪切性能进行了测试研究,并分析了其失效的微观机理.在超过10⁴ s^-1的应变率下获得了材料的剪应力-剪应变曲线,并结合实验观测确定了材料的失效参数.结果显示,材料的流动应力存在明显的应变率强化效应;而且随着应变率的升高,失效应力略有上升,而失效应变逐渐降低.ABAQUS/Explicit有限元分析软件所得剪应力-剪应变曲线与实验结果吻合较好.通过断口分析可知,材料的失效总体表现为韧性断裂,同时受到绝热剪切作用的影响;在高应变率下,材料的绝热剪切现象更加明显.     

硬态车削轴承钢GCr15切屑形成机理分析

使用有限元仿真软件ABAQUS对硬态车削淬硬轴承钢GCr15（62HRC）的切削过程进行仿真,从切屑形态出发,结合切削力和切削温度等场量对切屑的形成过程进行分析.结果表明：在低速（60 m/min）切削时,没有形成明显的绝热剪切带而形成了连续切屑;在高速（181 m/min）切削时,形成了锯齿状切屑和绝热剪切带,且因绝热剪切区的热软化效应而使材料的承载能力下降,切削力发生波动;在高速切削时,工件与切屑自由表面处出现了微裂纹,并在一定程度上沿绝热剪切带而向刀尖方向扩展,使得锯齿更加明显,导致切削力“二次下降”并推迟了下一锯齿节块的形成;硬态车削淬硬轴承钢GCr15的绝热剪切是形成锯齿状切屑的前提,而周期性微裂纹的出现和扩展则是源于绝热剪切作用下材料发生的韧性断裂.     

平头弹侵彻金属靶板的绝热剪切数值模拟及温度场研究

采用非线形有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,本文对平头弹侵彻金属靶板的绝热剪切冲塞模式进行数值仿真分析,并与相关的平头弹穿甲Weldox 460E钢靶的试验数据进行分析比较。基于不同弹速下对靶板绝热剪切带带宽（Bandwidth of ASB）进行数值预测,讨论平头弹穿透金属靶板过程中ASB区域温度场的分布。结果表明：平头弹以不同速度侵彻一定厚度金属靶时,随着弹体速度的增大,ASB内温度变化率越大,绝热剪切局域化也越显著,数值仿真分析结果与试验数据吻合较好。