Ti-47Al-1.5Cr-0.5Mn-2.8Nb合金高温力学性能应变速率敏感性及机制分析

在温度1123～1273K和应变速率5×10-5～5×10-3s-1范围内,研究了具有复相组织的Ti-47Al-1.5Cr-0.5Mn-2.8Nb合金拉伸性能的应变速率敏感性.发现提高应变速率或降低温度均可使合金的延伸率下降、强度增加,不同温度下拉伸强度与应变速率对数之间存在线性关系;利用热激活理论不仅解释了这一关系,还获得了应变速率方程,指出控制合金拉伸形变的微观机制是原子扩散过程.形变亚结构透射电镜观察证实该微观机制是位错攀移     

应变速率对8090Al-Li合金拉伸性能的影响

用动态拉伸的方法研究了应变速率对 80 90 Al— L i合金拉伸性能的影响 ,应变速率的范围为 10 - 3～ 10 3s- 1。结果表明 ,合金的强度和塑性随应变率的增加而增加。试样的 SEM和 TEM分析发现 :准静态下的断裂为沿晶断裂 ;随着应变率的增加 ,断裂从穿晶准解理断裂过渡到由显微空穴聚集而成的韧窝断裂。高应变率下80 90 Al- L i合金强度和塑性的提高与其变形机制和晶界无沉淀区 (PFZ)的变化有关     

Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd 合金的微观组织和拉伸性能

针对变形量达86%的锻造Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd(原子分数,%)合金,对其进行热处理获得近层片组织,研究变形合金及其近层片组织的微观组织特征,并进行了室温、700℃和800℃拉伸实验.组织观察发现,近层片组织由层片团、分布于层片团界的β相以及弥散分布于基体的椭圆状Gd析出物组成.层片团的平均尺寸为40μm,层片组织、β相和Gd析出物的体积分数分别为93.73%、5.25%和1.02%.拉伸结果显示,室温下合金试样的平均抗拉强度为865MPa,平均延伸率可达4.17%,700℃时其平均抗拉强度和延伸率分别为643MPa和22%.Ti-44Al-5V-1Cr-0.3Ni-0.1Hf-0.15Gd合金不仅具有与高β相TiAl合金相当的塑性变形能力,且室温塑性也得到显著提高,这主要归因于β相体积分数的下降和Gd化合物对微观组织室温塑性的贡献.     

应变速度对8090Al—Li合金拉伸性能的影响

用动态拉伸的方法研究了应变速率对８０９０Ａｌ－Ｌｉ合金拉伸性能的影响,应变速率的范围为１０＾－３－１０＾３Ｓ＾－１。结果表明,合金的强度和塑性随应变率的增加而增加。试样的ＳＥＭ和ＴＥＭ分析发现：准静态下的断裂为沿晶断裂;随着应变率的增加,断裂从穿晶准解理断裂过渡到由显微空穴聚集而成的韧窝断裂。高应变率下８０９０Ａｌ－Ｌｉ合金强度和塑性的提高与其变形机制的晶界无沉淀区的变化有关。     

水灰比对水泥砂浆高应变率下动态抗压力学性能影响的试验研究

为了研究水灰比对高应变率下水泥砂浆动态抗压力学性能的影响,利用分离式Hopkinsin压杆(SHPB)装置对不同水灰比(0.4、0.5和0.6)的水泥砂浆试件进行了单轴动态抗压试验研究;应变率范围为(39.4～209.4)s-1。同时进行了静态加载试验。试验结果表明,水泥砂浆的单轴抗压强度随着应变率的增大而增大,随水灰比增大,动态抗压强度值随应变率提高而增大的越缓慢;动态抗压强度提高因子DIF随应变率的增加而增大的速度随着水灰比的增加而降低。高应变率下,水泥砂浆试件的峰值压应变与极限压应变随着应变率的增大而增大,水灰比对峰值压应变值与极限压应变值的影响不大。     

高碳硅锰TRIP钢低应变速率下的拉伸性能

研究了 0 .6 3C 1 .75Si 1 .6 8MnTRIP钢室温低应变速率下的拉伸性能 .试验用钢的等温淬火为 :90 0℃加热 ,保温 2 0min ,34 0℃等温 2h.当应变速率由 4 .6× 1 0 -3 s-1降至 4 .6× 1 0 -6s-1时 ,高碳硅锰TRIP钢的延伸率由 1 4 %～ 1 5 %提高到 2 2 %左右 ;屈服强度由 1 0 1 5MPa提高到 1 1 98MPa;极限强度由 1 4 4 8MPa提高到 1 5 4 6MPa;拉伸试样中残留奥氏体量减少 .表明该钢在低应变速率下应变诱导相变、相变诱发塑性能够充分进行 .因此 ,该钢种特别适合于用作在岩石蠕变条件下工作的煤巷超高强度锚杆材料     

形变TZM合金的拉伸性能和断口组织

采用粉末冶金方法制备出TZM合金并进行热轧处理,测试不同变形量TZM合金的拉伸性能,分析显微组织和断口形貌.结果表明,TZM合金无论变形与否拉伸断裂均含有沿晶脆性断裂;TZM合金随变形量的增加,加工态纤维组织增多,力学性能增强,断裂表现为由沿晶脆性断裂、解理断裂和穿晶解理断裂向沿晶韧性断裂和准解理断裂转变;随变形量的增加,TZM合金的碳化物相分散均匀、弥散度提高,晶界结合力增强,从而TZM合金的力学性能得以提高.     

高应变率下混凝土动态拉伸性能的实验研究

采用分离式Hopkinson压杆,利用圆柱体对径受压原理对直径为74 mm的混凝土试件进行了动态劈裂拉伸实验,得到了不同应变率下的混凝土动态劈裂抗拉强度。证实了混凝土动态拉伸性能的应变率敏感性,抗拉强度随着应变率的增加而增加;并发现了相应的临界应变率,大约是2s-1,当应变率超过它时,混凝土的抗拉强度会有一个较大比例的增加。同时对裂纹发生位置与扩展顺序及裂纹扩展速度进行了初步探讨。     

应变速率对电沉积纳米晶铜拉伸性能的影响

采用直流电沉积工艺,制备了平均晶粒尺寸为56nm的致密纳米晶铜.室温下进行单向拉伸实验,发现纳米晶铜的强度和韧性均随应变速率的升高而增大,特别是韧性的速率敏感十分显著.应变速率由1.04×10-5s-1升至1.04s-1时,断裂应变由23.2%增至39.4%,同时抗拉强度由309MPa增至451MPa.这一现象可归因于两个方面:首先,纳米晶铜的应变硬化行为随应变速率的升高而增大,从而使其均匀变形阶段的应变增加;其次,高应变速率下纳米晶铜颈缩时发生晶粒转动,这有助于其失稳阶段的应变增加.     

单向玻璃纤维增强复合材料动态拉伸力学特性研究

为了获得抗爆容器用玻璃纤维增强复合材料在其主承力方向的动态拉伸力学特性,利用Hopkinson拉杆研究了单向玻璃纤维增强复合材料在400~2000 s^-1应变率范围内的动态拉伸特性,并根据实验结果建立了其动态拉伸的一维本构关系. 结果表明:单向玻璃纤维增强复合材料沿纤维方向的动态强度和断裂应变随应变率的增大而提高,具有明显的应变率效应.     

易碎型钨合金动态拉伸强度测试方法研究

研究钢管在爆炸加载条件下绝热剪切带的作用,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精细结构,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,它的软化作用使其成为钢管破碎时的断裂通道。     

高性能纤维增强混凝土与筋材复合体系拉伸性能研究

超高性能混凝土（UHPC）具有优异的抗压强度,而超高延性水泥基复合材料（ECC）具有优良的拉伸应变强化能力,二者均属于高性能纤维增强基材。纤维增强复合材料筋（FRP bar）具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性能好的优点。高性能基体与高强度筋材的结合使用,有望解决传统钢筋混凝土结构的耐久性问题,同时保证结构体系的承载能力。选取力学性能不同的3种基体（普通混凝土、ECC和UHPC）与2种筋材（钢筋、BFRP筋）,在其材料性能试验基础上,对其组成的6种配筋复合体系进行了轴拉试验。试验结果表明,复合材料的拉伸性能受多种因素的影响。高性能基材可以有效地提升构件强度,但复合体系的变形能力由基材与筋材中应变能力较弱的一方决定;高性能基材所提供的抗拉贡献和应变软化会导致复合体系提前进入破坏状态,反而降低了体系的延性（拉伸变形能力）。初步证明,基于高性能材料的结构构件设计必须综合考虑材料各自的力学性能和材料间相互作用造成的综合影响。     

碳纤维复合材料与高强度钢板螺栓连接拉伸性能

以单螺栓单剪连接[0°/90°]4s环氧树脂基碳纤维增强复合材料(CFRP)/高强度钢板(DP980)为研究对象,对接头宽度和端距进行了匹配设计,用试验和仿真手段,分析连接结构在承受拉伸载荷作用时的失效过程和破坏模式.结果表明:接头宽度和端距对接头破坏模式影响很大,接头宽度对接头刚度影响较大,端距对接头刚度影响较小,一定范围内接头宽度和端距对接头强度影响均较大;接头宽度与螺栓孔径的比值≥6、端距与螺栓孔径的比值≥3时,接头强度趋于最大值,并且破坏模式以挤压破坏为主;二次弯曲对CFRP/DP980接头强度影响很大.     

玻璃纤维砂浆管动态劈裂拉伸性能试验研究

为了研究壁厚对玻璃纤维砂浆管动态劈裂拉伸性能的影响,利用直径为74 mm的分离式霍普金森压杆系统开展玻璃纤维砂浆管动态冲击试验,通过改变冲击气压得到不同加载速率下的玻璃纤维砂浆管动态特性变化规律,同时设置壁厚为2、3、4、5 mm并进行该变量下的纵向分析.试验结果表明:在玻璃纤维管的约束下,动态应力-应变曲线出现"双峰"现象,且第二个应力峰值高于第一个应力峰值;通过分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验发现,随着壁厚的增加,动态强度-冲击速度拟合直线斜率减小,应变率效应减弱;在破坏形态方面,玻璃纤维砂浆管在0.4～0.5 MPa冲击气压下只出现一条贯穿裂缝,随着冲击气压的上升,开始出现受载面的局部破裂,但试件依然呈现完整的外形.     

微量硼对形变TiAl合金显微组织和力学性能的影响

以形变Ｔｉ－４７Ａｌ－２Ｍｎ－２Ｎｂ合金为对象,在７７～１３７３Ｋ和１０－５～１０－１ｓ－１应变速率范围内研究微量硼（ａ（Ｂ）＝１．０％）对ＴｉＡｌ合金显微组织和拉伸性能的影响．发现,１．０％Ｂ能有效地细化形变Ｔｉ－４７Ａｌ－２Ｍｎ－２Ｎｂ合金的近全片层组织,显著提高其中低温强度,改善中低温塑性,但不损害其高温强度,是提高ＴｉＡｌ合金综合性能的有效途径．还发现,除延脆转变温度附近外,１．０％Ｂ对形变ＴｉＡｌ合金断裂方式无明显影响．部分固溶于形变ＴｉＡｌ合金的硼原子可能与空位结合形成复合体,硼原子－空位复合体在一定温度下释放出空位,促进位错攀移,从而促进合金的延脆转变．     

双掺粉煤灰-矿渣水泥砂浆动态力学性能试验研究

为了研究粉煤灰与矿渣对水泥砂浆动态力学性能的影响,用粉煤灰与矿渣替代40%的胶凝材料,其中矿渣掺量分别为0、10%、20%、30%、40%,采用?50 mm的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)试验装置,对各组砂浆进行4种加载气压的冲击压缩试验,并测试砂浆的静态抗压强度。对不同冲击气压下的应力-应变曲线、动态强度增长因子(dynamic increase factor, DIF)和破坏形态进行分析。结果表明：随着矿渣掺量的增加,砂浆的静动态抗压强度均随之增大,掺量为30%～40%时已接近甚至超过对照组砂浆,但动态抗压强度提升幅度有减缓趋势;相同矿渣掺量下,砂浆的动态峰值应力、动态峰值应变、平均应变率和极限韧性均与冲击荷载大小呈正相关,有明显的应变率效应;平均应变率在91.15～158.34 s^-1时,掺30%～40%矿渣砂浆的动态抗压强度和DIF均高于对照组;冲击气压越大,砂浆破坏程度越高,掺30%～40%矿渣砂浆的碎块数量更少、尺寸更大。因此掺30%～40%矿渣砂浆具有更优越的抗冲击性能,这为工业废料的合理利...     

Ti-6Al-4V合金的修正本构模型及其有限元仿真

为解决高温高压环境下Johnson-Cook(J-C)本构模型不再适用于Ti-6Al-4V合金切削有限元仿真的问题,建立了基于重结晶的修正J-C本构模型,它可以体现出高速切削Ti-6A1-4V合金时的应力回落现象.首先,利用霍普金森压杆试验测得了Ti-6A1-4V的应力-应变数据,利用变量分离法拟合出修正J-C本构模型,该模型可以反映材料发生相变时应力-应变曲线的变化趋势,并能很好地逼近压杆试验数据曲线.然后,以AdvantEdge FEM有限元软件为平台,采用回退映射应力积分算法编写子程序,将该修正本构模型和J-C本构模型导入有限元系统,并对这2种本构模型进行有限元仿真.仿真结果对比表明:在相同的切削条件下,当温度超过850℃时,修正本构模型体现出流动应力急剧下降的现象,下降幅度为46.7％,而J-C本构模型的流动应力下降平缓,仅下降了11％,说明修正本构模型更贴近高速切削Ti-6A1-4V合金时的高温与高冲击环境.     

玄武岩纤维支护砂浆动态力学性能

为研究玄武岩纤维(basalt fiber, BF)砂浆在复杂地下环境中应用于支护的可行性,做了4种不同掺量(0、0.2%、0.4%、0.6%)的BF砂浆,采用Φ74 mm的变截面霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)装置测试动态抗压强度,万能试验机测试静态单轴抗压强度。对比分析动态抗压强度、极限韧性、峰值应变、动态增长因子,研究BF砂浆的动态力学性能。结果表明,水泥砂浆掺加BF具有较好的抗冲击性能,随着BF掺量的增加,砂浆的峰值应力,极限韧性,峰值应变,动态增长因子均有所提升。BF掺量在0.6%时,相同应变率下的峰值应力最大,80 s^-1应变率下的峰值应变提升19.26%,在65 s^-1之后极限韧性提升最大,动态增长因子增加最快。BF掺量越多,砂浆冲击后形成的碎块粒度越大,扫描电镜分析与破坏形态均能说明BF可以在砂浆内部形成良好的约束作用。