聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯材料中低应变率动态拉伸力学性能

为研究(PC/ABS)的动态力学性能,利用静力材料试验机和高速液压伺服材料试验机,于常温环境中开展了PC与ABS混合比为5∶5的PC/ABS材料在准静态和中低应变率下的拉伸试验,得到了材料在应变率为0.002、0.017、0.12、1.2、12.8 s~(-1)和130 s~(-1)时的真实应力-应变曲线,结果显示该材料具有应变软、硬化效应,并表现出明显的应变率敏感特性。基于试验数据拟合Johnson-Cook本构模型参数,建立了PC/ABS材料的动态本构方程,拟合结果与试验结果较为符合,能较好地表征PC/ABS在塑性段的动态拉伸力学行为。     

Q235低碳钢高温变形过程的动态组织演化分析

通过Gleeble 2000上的热模拟压缩实验,分析了Q235低碳钢在不同热加工参数下的动态组织演化特征.结果表明:应变速率和温度对Q235钢的奥氏体形变特征影响强烈.在相同变形温度下,应变速率的提高可以明显推迟动态再结晶的发生;应变速率较低时,降低温度同样可以延迟动态再结晶的发生.利用定量金相技术及线性、非线性拟合算法,建立了Q235钢热变形过程的唯像本构关系及组织演化动力学模型,并将其应用于Autoforge 3.1有限元软件平台.压缩过程有限元模拟分析表明,分别采用Arrhenius双曲正弦方程描述Q235钢的唯像本构关系及Yada模型表征Q235钢变形过程的平均晶粒尺寸,可以满足预测精度,与实际变形过程基本吻合.     

S38MnSiV非调质钢热变形行为及组织演变

利用MMS-300热模拟试验机开展单道次压缩实验和光学显微组织观察,研究了S38MnSiV非调质钢在温度为1173~1423K及应变速率为001~10s-1条件下的热变形行为,获得了应变速率和变形温度对该钢动态再结晶行为及组织的影响规律,按照双曲正弦方法确定了实验钢的热变形激活能和本构方程.结果表明:变形温度越高,应变速率越低,越有利于动态再结晶的发生;随着动态再结晶的进行,奥氏体平均晶粒尺寸随应变的增加逐渐减小;当应力达到稳态时,奥氏体晶粒尺寸不再随应变而发生变化.     

一种反应材料制备及准静态力学特性研究

采用热压烧结法制备Zr/W/PTFE反应材料,利用扫描电镜和材料试验机研究其在常态下的微观组织和准静态压缩力学性能;研究结果表明烧结温度过高或过低都会导致Zr/W/PTFE材料密度和强度降低;静态压缩曲线呈现出明显的弹性变形、非弹性变形和应变软化阶段,并具有应变率效应;试件的压缩破坏有劈裂、剪切和劈裂/剪切3种破坏形态. 该材料呈现出黏弹塑性,采用修正的Sargin模型唯象地建立了材料在低应变率范围内的本构模型,模拟结果与实验曲线符合较好.      

3D激光沉积增材制造TC4高应变率动态力学行为及本构关系研究

通过对3D激光沉积TC4在较宽温度（298~1 073 K）和应变率范围（0.001~5 000 s^-1）内的单轴压缩试验,系统研究了该材料的塑性流动行为,分析了材料的微观组织特性及其变形断裂微观机制.结果表明材料在压缩载荷下具有明显的应变率硬化和温度软化效应.在压缩加载条件下,材料的破坏模式为绝热剪切带的萌生和拓展,而初始缺陷成为诱导剪切带形成的主要原因.3D激光沉积TC4材料屈服强度与铸造TC4接近,略低于传统锻造TC4.文中基于位错动力学热激活理论建立了可以较好描述材料在不同温度不同应变率下的塑性流动行为物理概念的本构模型.     

一种新型高强高韧TC27钛合金的高温变形行为

 采用Gleeble 3500 热模拟机对一种新型高强高韧TC27 钛合金进行等温恒应变速率压缩实验,开展TC27 钛合金的高温变形行为研究,为制定TC27 钛合金的热加工工艺提供依据。研究结果表明,TC27 钛合金应力应变曲线在变形温度较低时大致呈应变软化型;而在变形温度较高且应变速率较低时,应力应变关系曲线基本为稳态流动型。在应变速率为70 s^-1时,呈现较大幅的震荡现象。TC27 钛合金的流动应力对变形温度的敏感性在低温变形时要显著大于在高温变形时的;对应变速率的敏感程度随变形温度的升高而降低。利用实验数据对TC27 钛合金分别在700~850℃和850~1150℃温度段建立了本构方程,并具有较高的精度。通过高温变形微观组织观察,发现在变形温度高于β转变温度变形时,随变形温度提高,或应变速率降低,动态再结晶数量增加。     

Compressive deformation behavior of an indirect-extruded Mg-8Sn-1Al-1Zn alloy

The medium and warm deformation behaviors of an indirect-extruded Mg-8Sn-1Al-1Zn alloy were investigated by compression tests at temperatures between 298 and 523 K and strain rates of 0.001–10 s?1. It was found that the twinning-slip transition temperature was strain rate dependent, and all the true stress-true strain curves could be divided into two groups: concave and convex curves. Associated microstructural investigations indicated that the dynamic recrystallization (DRX) behavior of the alloy varied with deformation conditions. At high strain rate and low temperature, dynamically recrystallized grains preferentially nucleated and developed in the twinned regions, indicating that twinning-induced DRX was dominant. While, at low strain rate, DRX developed extensively at grain boundaries and twins, and the process of twinning contributed to both oriented nucleation and selective growth. For the studied alloy, cracks mainly initiated from the shear band and twinning lamellar over the ranges of temperature and strain rate currently applied.     

低碳Si-Mn系TRIP钢的动态拉伸性能

在气动式间接杆杆型冲击拉伸实验机上对工业生产的两种低碳Si-Mn系TRIP钢不同应变率下的高速冲击拉伸性能进行了研究,并和静态拉伸性能进行了比较.结果表明,两种钢的室温拉伸性能随应变率变化具有相同趋势,但动态下的应变率敏感性比静态下的要高得多.由于TRIP钢组织中残余奥氏体的变形诱发向马氏体的转变显著改善了材料的塑性.     

Ti-Ni形状记忆合金的高温变形性能

为了研究Ti-Ni形状记忆合金在不同温度、应变率和应力状态下的力学性能,进行了单向拉伸和热胀形试验研究.采用单向拉伸试验,分析了温度和应变速率的变化对材料流动应力及塑性成形的影响.通过热胀形实验,研究了压力,保压时间及凹模直径对成形性能的影响.发现成形件高度主要受压力影响,而凹模直径则对壁厚分布影响较大.     

玻璃态高聚物的损伤和断裂非平衡统计理论（2）玻璃态高聚物细观损伤统计本构方程

从银纹瞬时成核和以指数形式衰减两种成核模型出发，根据前文给出的微裂纹尺寸统计分布函数及其矩生成函数，基于一阶平均损伤函数的唯象定义，得到了在两种成核机理下的细观统计损伤本构方程和损伤速率的解析表达式．对于各向同性材料，考虑到泊松比随应变而变化，又给出了以应变及应变速率表示的细观损伤统计本构方程．从而把应力、应变、应变速率、温度、时间及材料参数有机地结合起来，为玻璃态高聚物各种力学性能的理论与实验的对比提供了可能．     

Mechanical properties and constitutive behaviors of as-cast 7050 aluminum alloy from room temperature to above the solidus temperature

The mechanical properties and constitutive behaviors of as-cast AA7050 in both the solid and semi-solid states were determined using the on-cooling and in situ solidification approaches, respectively. The results show that the strength in the solid state tends to increase with decreasing temperature. The strain rate plays an important role in the stress–strain behaviors at higher temperatures, whereas the influence becomes less pronounced and irregular when the temperature is less than 250°C. The experimental data were fitted to the extended Ludwik equation, which is suitable to describe the mechanical behavior of the materials in the as-cast state. In the semi-solid state, both the strength and ductility of the alloy are high near the solidus temperature and decrease drastically with decreasing solid fraction. As the solid fraction is less than 0.97, the maximum strength only slightly decreases, whereas the post-peak ductility begins to increase. The experimental data were fitted to the modified creep law, which is used to describe the mechanical behavior of semi-solid materials, to determine the equivalent parameter f_GBWL, i.e., the fraction of grain boundaries covered by liquid phase.     

DD3单晶镍基超合金高温力学性能

采用扫描电镜（ＳＥＭ）研究了单晶镍基高温合金ＤＤ３的高温蠕变性能和低应变速率下的拉伸行为。结果表明，ＤＤ３合金表现出良好的蠕变强度和较高的蠕变寿命；拉伸过程中合金的屈服强度在室温１１０３３Ｋ之间保持不变，当温度大于１０３３Ｋ后，屈服强度显著降低。断口分析表明，这类材料具有独特的断裂方式，断口为混合型，即包括韧性断裂和局部区域的解理断裂特征。     

硅橡胶动态拉伸力学性能的实验研究

为研究硅橡胶在高应变率下的拉伸力学性能,基于旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸测试系统,针对硅橡胶低模量、低强度的特点,选择和确定了拉伸试件与入射杆/透射杆的机械连接方式以及拉伸试件的形状和尺寸,实现了硅橡胶材料的高应变率（350 s^-1）单向拉伸试验.采用自动网格法应变测试技术,实施了硅橡胶在准静态（0.001 s^-1）和中应变率（1 s^-1）加载条件下的单向拉伸试验.拉伸应力-应变测试结果表明：硅橡胶的拉伸力学行为具有明显的超弹性特征,且具有显著的应变率相关性,其拉伸模量随着加载应变率的升高而增大.     

TC6钛合金力学行为及其失效研究

采用高温、高应变率耦合分离式Hopkinson Bar系统和100 KN微机控制电子万能试验机系统,对等轴晶粒组织的TC6钛合金圆柱形及帽形试样进行了力学试验,研究了其力学行为及其失效机理.结果表明:等轴晶粒组织TC6钛合金在准静态下变形时呈现应变强化效应,而在高应变速率下变形时,热软化与应变强化共存,流变应力呈现振荡,且表现出较强的应变率效应;TC6钛合金的动态变形表现为局域化变形,且在局域化变形区域出现裂纹,裂纹在此区域扩展贯穿整个试样,最终导致失效,而准静态下材料的变形表现为均匀化变形,当应变达到0.4时,材料沿最大剪切应力方向断裂失效.     

Influence of Low Temperature Dyeing Accelerant on Acrylic Fiber Dyed with Cationic Dyes

The dyeing behavior of cationic dyes to acrylic fiber with self-made low temperature dyeing accelerant was investigated in this study.Compared with conventional dyeing,the acrylic yarn was dyed with Cationic Turquoise Blue X-GB at 85℃ in the presence of accelerant and absence of accelerant,respectively.The influence of low temperature dyeing accelerant on the dyeing mechanism of acrylic fiber dyed with cationic dye was analyzed through kinetics and thermodynamics study.The results show that adding dyeing accelerant can heighten the equilibrium dye-uptake,dyeing rate constants,diffusion coefficients,and shorten half-dyeing time for acrylic fiber dyed with cationic dyes.Furthermore,the partition coefficient,the standard affinity,and the dye saturation value also increased in the dyeing at 85 ℃.     

高温应变栅丝蠕变对应变测量精度影响与补偿

接触式应变测量是材料和构件高温力学行为研究的必要手段,其测量精度是高温应变测量领域关注的热点,而应变栅丝的高温蠕变性能是测量精度的主要影响因素.本文首先根据材料蠕变机理分析应变片的蠕变特性,搭建高温应变栅丝蠕变电测的系统,基于诺顿蠕变规律与试验的测量结果,建立应变栅丝的高温蠕变模型.论文基于应变栅丝蠕变输出有限元模型,对栅丝蠕变输出的影响因素进行研究;最后建立了高温应变蠕变补偿模型,以提高高温应变测量精度,并取得了试验验证.     

齿轮钢SAE8620 H高温变形行为及热加工图

通过高温压缩试验研究齿轮钢SAE8620H在950~1100℃、应变速率0．01~10 s-1条件下的高温变形行为.该合金钢的流动应力符合稳态流变特征,流变应力随变形温度升高以及应变速率降低而减小,其本构方程可以采用双曲正弦方程来描述.基于峰值应力、应变速率和温度相关数据推导出SAE8620H高温变形激活能Q=280359．9 J·mol-1.根据变形量40%和60%下应力构建该齿轮钢的热加工图,通过热加工图中耗散值及流变失稳区确定其热变形工艺参数范围. SAE8620H钢在在变形程度较小时宜选取低的应变速率进行成形,而在变形程度大时则要选取低温低应变速率或者高温高应变速率.     

新型TB9钛合金屈服强度的应变率效应

TB9钛合金具有良好的力学性能,被广泛应用于航空航天领域,其材料强度随服役过程中应力作用的加载速率变化而发生改变。本文采用三次真空自耗熔炼工艺制备TB9钛合金材料,并对其开展了室温拉伸和压缩试验,研究了该材料在应变率0.0005-0.1 s-1范围内的力学性能及其变形行为,讨论了应变率对该材料压缩和拉伸屈服强度的影响。结果表明：应变率由0.0005 s-1升高至0.1 s-1时,TB9钛合金材料的平均压缩屈服强度由955.96 MPa升高至1 090.94 MPa,平均拉伸屈服强度由971.01 MPa升高至1 096.31 MPa,压缩屈服强度应变率敏感系数为0.02273,拉伸屈服强度应变率敏感系数为0.02110;随着应变率的增大,TB9钛合金拉伸试件断面韧窝尺寸及深度均会变小,这是由于应变率大时,瞬间局部能量增加,裂纹萌生和扩展速度加快所致。此外,本文采用线性函数拟合了TB9钛合金材料室温下屈服强度增强因子与自然对数应变率之间的关系,可用于预测TB9钛合金在工程应用中的力学行为。     

High-temperature mechanical properties and deformation behavior of high Nb containing TiAl alloys fabricated by spark plasma sintering

A high Nb containing TiAl alloy was prepared from the pre-alloyed powder of Ti-45Al-8.5Nb-0.2B-0.2W-0.02Y (at%) by spark plasma sintering (SPS). Its high-temperature mechanical properties and compressive deformation behavior were investigated in a temperature range of 700 to 1050℃ and a strain rate range of 0.002 to 0.2 s-1. The results show that the high-temperature mechanical properties of the high Nb containing TiAl alloy are sensitive to deformation temperature and strain rate, and the sensitivity to strain rate tends to rise with the deformation temperature increasing. The hot workability of the alloy is good at temperatures higher than 900℃, while fracture occurs at lower temperatures. The flow curves of the samples compressed at or above 900℃ exhibit obvious flow softening after the peak stress. Under the deformation condition of 900-1050℃ and 0.002-0.2 s-1, the interrelations of peak flow stress, strain rate, and deformation temperature follow the Arrhenius' equation modified by a hyperbolic sine function with a stress exponent of 5.99 and an apparent activation energy of 441.2 kJ·mol-1.     

石墨烯拉伸力学性能温度相关性的数值模拟

采用Tersoff势对扶手椅型(Armchair)和锯齿型(Zigzag)单层石墨烯薄膜在不同热力学温度下(0～3 000 K)的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟,预测了石墨烯薄膜拉伸力学性能对温度的依赖性,并比较了不同温度条件下相同几何尺寸的扶手椅型和锯齿型单层石墨烯薄膜拉伸力学性能的差异.结果表明:石墨烯薄膜的拉伸力学性能和变形机制对温度有强烈的依赖性,2种不同手性的单层石墨烯薄膜的杨氏模量、抗拉强度、拉伸极限应变均随温度的升高而显著减小.石墨烯薄膜力学性能的各向异性也受温度的影响,当温度低于600 K时,扶手椅型石墨烯薄膜的力学性能优于锯齿型的;但当温度超过600 K时,特别是高温时,扶手椅型薄膜的力学性能的优势逐渐减弱,甚至低于锯齿型的.