聚丙烯拉伸性能测试及再屈服行为

为明确热塑性塑料塑性变形阶段加载-卸载-再加载的力学行为,采用注塑成型方法制备了哑铃型聚丙烯试样,进行了单轴拉伸实验。实验结果表明：所制备的试样具有良好的性能稳定性,试验结果重现性好,应力-应变曲线符合部分结晶热塑性塑料的一般行为。通过不同应变速率测试结合断口形貌扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察,表明应变速率超过50 mm/min时,试样由韧性断裂转变为脆性断裂,断口形貌由穿晶断裂形貌转变为河流花样形貌。聚丙烯的加载-卸载-再加载测试表明,在低应变速率情况下,塑料在再加载之后的应力-应变曲线存在明显的再屈服行为,与金属的包辛格效应存在明显不同。加载-卸载-再加载的应力-应变曲线会出现第二个屈服点,其屈服应力低于第一屈服应力,并且其数值与卸载点应变无关。研究结果为热塑性塑料塑性阶段的加工和使用提供理论支持。     

热成形条件下TC4钛合金的相变特征

以钛合金TC4为例评述了热成形条件下金属固态相变特征、影响因素和相变规律的研究现状,讨论了工艺条件、相变过程、微观组织与力学性能之间的因果关系. 指出传统相变研究没有考虑塑性变形对相变的影响,因而不能用于分析热成形过程中相变对热塑性加工零件微观组织和力学性能的影响. 给出了作者近期得到的TC4钛合金变形与相变的实验结果;结果证明,热塑性变形对相变有明显影响,主要表现为应变速率增加会对相变有阻止作用,应变增加对相变有促进作用.     

纯镍与GH3625合金热压缩行为研究及本构解析

利用Gleeble-3500热模拟试验机对铸态纯镍及GH3625合金在变形温度900～1200℃、应变速率0.1～10 s-1、应变量60％条件下,进行了热压缩实验.研究分析了纯镍以及GH3625合金的热塑性变形规律,并构建了本构方程,绘制了2种材料不同变形参数下的热加工图,分析了热加工图稳定与失稳区所对应的组织特征....     

混凝土动态劈拉特性及损伤机理研究

利用大型多功能静动力三轴仪分别进行了干燥混凝土与饱和混凝土试件在不同应变速率下的动态劈拉试验.对混凝土的物理力学参数进行了统计分析,研究了加载速率、湿度对混凝土劈拉强度的影响.结果表明:干燥混凝土与饱和混凝土的劈拉强度随应变速率的增大而提高,饱和混凝土的劈拉强度对应变速率更为敏感;低应变速率下,饱和混凝土劈拉强度低于干燥混凝土的,而在高应变速率下饱和混凝土强度更高.建立了干燥混凝土与饱和混凝土在不同应变速率下的应力、时间曲线与同步声发射参数之间的对应关系,在此基础上对比分析了干燥混凝土与饱和混凝土劈拉损伤特性.     

6005A与6082铝合金热变形流变行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机对6005A和6082铝合金进行高温等温压缩试验,研究了在变形温度为450-550℃和应变速率为0．005-10s^-1条件下两种铝合金的热变形流变行为．6005A铝合金在低应变速率条件下,不同变形温度时的流变曲线均呈现波浪形特征,随着应变速率的增加,硬化和软化接近平衡,表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下,硬化过程占据主导地位,回复和硬化过程的竞争使流变曲线呈现波浪形上升的趋势．6082铝合金在低应变速率情况下,不同变形温度时的流变曲线未出现周期性波动;在中等应变速率条件下也表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下出现波浪形特征．两种铝合金均为正应变速率敏感材料,其热变形是受热激活控制．最后给出了铝合金热变形条件下流变应力、应变速率和变形温度三者之间的关系式．     

煤巷锚杆用钢在低应变速率下的力学性能

研究了低应变速率对煤巷锚杆用Q2 35钢、热轧和淬火回火 2 0MnSi钢力学性能的影响。与常规拉力试验相比 (应变速率为 2 .5× 10 -4～ 2 .5× 10 -3 s-1) ,当应变速率为 4 .6× 10 -6s-1时 ,Q2 35钢屈服强度降低 14 % ;热轧和淬火高温回火的 2 0MnSi钢屈服强度分别降低 4 %和 1%。分析了低应变速率对钢强度的影响。研究结果对于在岩石蠕变条件下工作的煤巷锚杆的设计、选材和使用具有重要意义     

半固态ZL201合金触变强度与变形参数的相关性

采用Gleeble1500热模拟机,研究了半固态ZL201铝合金的压缩变形过程以及不同应变速率、变形量及变形温度对触变强度的影响.研究结果表明:当应变速率相同时,变形温度越高,ZL201合金半固态试样的触变强度越低.当变形温度相同时,在较低应变速率下(.ε5s-1),随着应变速率的增大,触变强度又有减小的趋势.结果可为半固态成形工艺参数制定提供基础数据.     

不同应变速率热变形双相不锈钢的取向特征

在MMS-200热模拟实验机上,对S32750超级双相不锈钢在1 000℃,应变速率为0.01～10 s-1的条件下进行了高温压缩实验,利用电子背散射衍射(EBSD)技术对其晶体取向和晶界特征进行了分析.研究结果表明:在低应变速率时,铁素体晶粒出现〈111〉∥压缩轴织构;在高应变速率时,〈001〉织构又明显增加.铁素体晶粒随着应变速率的增加变得细小,而小角度晶界数量增加;在应变速率为10 s-1时,形变后奥氏体晶粒得到了〈110〉织构.应变速率的增加使奥氏体晶粒变大,小角度晶界数量增加.奥氏体相在小应变速率条件下变形可以获得更多的Σ3孪晶界.     

绿片岩的单轴压缩各向异性蠕变试验研究

通过对锦屏二级水电站辅助交通洞的绿片岩单轴压缩蠕变特性试验,研究了轴向荷载方向与层理之间的不同关系对瞬时应变、应力应变关系、轴向应变速率、衰减蠕变持续时间和蠕变破坏机理的影响.研究结果表明:在相同低应力水平下,垂直于层理时的瞬时应变增量大于平行于层理时的瞬时应变增量,而在相同较高应力水平下垂直于层理时的瞬时应变增量小于平行于层理时的瞬时应变增量;同等应力水平条件下,垂直于层理时的轴向应变速率和衰减蠕变持续时间均小于平行于层理时的轴向应变速率和衰减蠕变持续时间.同时,当轴向荷载垂直或者平行于层理时,应力应变关系曲线均出现了压密、弹性变形、裂纹扩展和峰后破坏阶段,且蠕变破坏类型均属于脆性破坏.     

热定型过程弹力针织物热塑性应变模型研究

为了得到针织物在热定型过程中的应变理论模型,首先通过分析热定型过程中弹力针织物在常温拉伸、加热伸缩、冷却收缩阶段中热塑性和应变力学特性,推导出高弹应变模型和塑性应变模型。其次通过分析针织物定张力加热过程高弹形变时应变松弛时间、弹性模量及黏度,推导出针织物定张力加热过程的应变模型;结合热塑性和应变力学特性,进而得到加热过程针织物形变模型;最后通过分析冷却过程中的收缩率模型推导出纤维收缩形变模型,联合以上2个形变模型得到弹力织物经向与纬向热塑性应变模型。结合实际热定型工艺,由热塑性应变模型得到幅宽和面密度与热定型加工的温度、加热时间以及经、纬向拉伸量的热塑性机理模型。研究结果表明:用实际生产中的结果与模型计算结果进行对比分析,证明了该热塑性机理模型的准确性和有效性。     

Cr21节约型双相不锈钢的高温塑性

通过高温拉伸和高温压缩试验研究了两种Cr21节约型双相不锈钢在950～1150℃温度范围内的高温塑性,结果表明两种材料的高温塑性差异很大.通过温度、应变速率、相比例和显微组织4个方面的分析发现,适当增加稳定铁素体相元素和升高变形温度有利于提高Cr21节约型双相不锈钢的高温塑性.在较低温度较高应变速率热变形时,裂纹容易在被拉长的奥氏体和铁素体相界处形核并沿着相界在铁素体内进行扩展.     

AZ31镁合金的热变形加工图及其应用

为了确定AZ31镁合金轧制工艺参数,利用Gleeble--3500热模拟试验机进行热压缩试验以测试其热变形行为,并根据动态材料模型理论得到其热加工图.当变形温度为380～400℃、应变速率为3～12 s-1时,功率耗散效率大于30%,属于动态再结晶峰区;在该区域进行异步轧制变形退火处理后得到平均晶粒直径为2.3μm的细晶组织,抗拉强度为322.7MPa,延伸率为19.6%.当应变速率大于15 s-1时,属于流变失稳区,250～300℃低温加工时合金的塑性显著降低,350～400℃高温加工时合金出现混晶组织.     

Fe–0.3C–9Mn–2Al中锰钢的热塑性行为

The hot ductility of a Fe–0.3C–9Mn–2Al medium Mn steel was investigated using a Gleeble3800 thermo-mechanical simulator. Hot tensile tests were conducted at different temperatures (600–1300°C) under a constant strain rate of 4 × 10?3 s?1. The fracture behavior and mechanism of hot ductility evolution were discussed. Results showed that the hot ductility decreased as the temperature was decreased from 1000°C. The reduction of area (RA) decreased rapidly in the specimens tested below 700°C, whereas that in the specimen tested at 650°C was lower than 65%. Mixed brittle–ductile fracture feature is reflected by the coexistence of cleavage step, intergranular facet, and dimple at the surface. The fracture belonged to ductile failure in the specimens tested between 720–1000°C. Large and deep dimples could delay crack propagation. The change in average width of the dimples was in positive proportion with the change in RA. The wide austenite–ferrite intercritical temperature range was crucial for the hot ductility of medium Mn steel. The formation of ferrite film on austenite grain boundaries led to strain concentration. Yield point elongation occurred at the austenite–ferrite intercritical temperature range during the hot tensile test.     

ZK31+0.3Yb镁合金的热力模拟

通过热压缩变形实验, 利用光学显微镜观察, 对ZK31 0.3Yb镁合金变形过程的流变应力和组织演变进行研究. 研究结果表明: 663 K/0.1 s-1是最佳的变形条件, 在此条件下, 合金的流变应力低, 动态再结晶充分激发, 合金的塑性好;当变形温度降至623 K和573 K时, 动态再结晶不能充分激发, 合金变形的流变应力明显提高, 尤其是573 K变形时流变应力达到185 Mpa;而变形温度提高到723 K时, 晶界处形成楔形裂纹, 合金的塑性差;在663 K时变形, 尽管应变速率降低至0.001 s-1, 合金的动态再结晶充分激发, 流变应力下降, 但变形的进程被减缓;当变速率提高到1.000 s-1时, 晶粒间的协调变形不能发挥作用, 合金的塑性最差.     

中碳钢高温力学和冶金行为

采用Gleeble 1500热模拟机对CSP生产的SS400、Q235B和Q345B钢的热塑性进行了研究.结果发现,所研究的钢存在两个低塑性区,即凝固脆性温区(Tm～1 310℃)和低温脆性温区(850～725℃).试样断口金相和成分分析表明:产生凝固脆性温区的原因主要是高温下枝晶间有害元素S、P和O富集形成液膜;产生低温脆性温区的原因主要是奥氏体晶界出现铁素体薄膜以及细小AlN析出造成连铸坯的塑性降低.根据研究结果,提出了改善钢的热塑性防止铸坯裂纹的工艺建议.     

双相不锈钢热变形行为研究

采用高温压缩实验方法研究了两种不同氮含量双相不锈钢00Cr22Ni5Mo3N和00Cr22Ni1Mo0.7N在1 000~1 200℃温度范围内、应变速率为0.01~30 s-1条件下的热变形行为.根据实验数据构建了两种双相不锈钢的热变形方程,两种双相不锈钢的形变激活能分别为534 kJ/mol和482 kJ/mol.通过对微观组织的观察和分析,确定了较高温度且较低应变速率区域为优化的热加工区域.在该优化的热加工区域进行变形时,奥氏体和铁素体发生充分的动态再结晶和动态回复;而在较低温度、较高应变速率区域进行变形时,微观组织呈现强烈的局部流变,甚至可以观察到裂纹.     

低碳钢的高温力学性能

利用Gleeble 1500热模拟实验机,采用加热法和凝固法两种加热变形制度,研究了实验用低碳钢的热塑性及强度,测定了该钢种的零塑性温度(ZDT)θd及零强度温度(ZST)θs,分析了其裂纹敏感性及断口组织·结果表明,凝固法所测结果更符合实际;实验钢的高温脆性温度范围为1300℃至熔点,在1100～1300℃范围内,此钢的断面收缩率均大于60%,具有良好的塑性·实验用低碳钢的高温脆性区较小,具有较强的抗高温裂纹特性·其θd和θs分别为1350℃和1400℃·     

50Mn18Cr4V无磁钢的热变形行为

通过高温压缩热模拟实验,研究了50Mn18Cr4V高锰无磁钢在变形温度为900~1100℃、应变速率为01~10s-1条件下的热变形行为.结果表明,VC第二相的应变诱导析出对50Mn18Cr4V的热变形行为产生重要影响.当变形温度为900~1000℃,应变速率为5s-1时,VC第二相不能充分析出,与应变速率为1s-1相比,对动态再结晶的阻碍作用减弱.应尽量使实验钢在高温段完成热加工,并适当提高应变速率.随着变形温度降低到950℃以下,材料的塑性变差,若以较低的应变速率变形,容易造成晶界开裂;应变速率过高,容易造成流变失稳,因此,以5s-1的应变速率变形,较为适宜.确定了50Mn18Cr4V无磁钢的再结晶激活能为7769kJ/mol.通过实验数据回归,建立了实验钢的高温变形抗力模型.     

800H合金热变形行为研究

通过高温单道次压缩实验,研究800H合金在变形温度850～1 050℃和应变速率0.01～10 s-1条件下的热变形行为和微观组织变化.根据单道次压缩实验数据,绘制了不同变形条件下的800H合金真应力-真应变曲线,通过非线性回归建立了流变应力数学模型;通过线性回归建立了不同温度区间内热变形本构方程.分析了热变形条件对合金微观组织的影响,结果表明:动态再结晶更有可能发生在低应变速率和高变形温度的变形条件下;当变形温度低于950℃时,沿晶界析出的Cr23C6粒子对动态再结晶的发生有一定的抑制作用.