纤维的形变和断裂——Ⅰ.拉伸角蛋白纤维形变和断裂的动态研究

作者在扫描电子显微镜样品室中拉伸角蛋白纤维,观察纤维形变和断裂的过程并摄取其照片。采用低加速电压观察和适当的样品准备技术,避免了纤维在拉伸过程中出现荷电现象。该现象是非导电材料作动态观察的主要困难。从所观察到的纤维形变和断裂形态和高聚物断裂理论讨论了角蛋白纤维的形变和断裂机理。结论如下:角蛋白纤维伸长和断裂过程中出现银纹样形态,但其断裂为脆性方式;该类纤维的拉伸断裂起始于角质细胞的内、外角质层;角质与角质和角质与皮质细胞间的物质是角蛋白纤维的力学薄弱区。     

低碳微合金双相钢拉伸断裂过程的动态观察

本文采用配备有拉伸装置的扫描电镜上连续地跟踪观察铁素体-马氏体双相组织在拉伸过程中微观断裂过程,并分析讨论了微裂纹的萌核与扩展条件及微观组织因素的影响。结果表明:双相钢的微观断裂机制是轴向应力和塑性座变的交互作用的结果。双相热处理工艺通过马氏体含碳量与体积率改变铁素体相的强度和变形行为以影响断裂机制。回火则由于碳化物在两相界面处析出与松驰应力集中而抑制显微裂纹的萌核与扩展。     

钢中近界面微区的形变与断裂──Ⅱ─相界面近区的形变与断裂

选择几种钢、热处理成几类典型相组合的显微组织。试样经增量拉伸、中停，用光、电镜观察其表面，或其制备的剖面，或其冷冻断口，研究拉伸过程中相间不协调形变及相界面（含其近区）应力集中，协调形变、界面断裂及应力释放。从显微组织、微观界面力学行为的机理综合说明钢的宏观机械性能。     

纤维的形变和断裂 Ⅱ 棉纤维拉伸形变和断裂的形态学和机理

本文报道将单纤维置于扫描电子显微镜样品室中以一特制装置拉伸,研究棉纤维形变和断裂形态学。摄取了形变和断裂过程的连续显微照片。了解到拉伸纤维裂缝的发生、生长和传播过程,和两种主要类型裂缝的形态学结构,这两种裂缝分别是由于纤维原纤间的分离和原纤或/和原纤束的断裂而引起的。文章从高聚物断裂物理探索了棉纤维拉伸形变和断裂机理。     

铁素体不锈钢热轧板材的拉伸行为和断裂特征

用金相显微镜、X射线衍射仪、SEM手段研究2种铁素体不锈钢热轧板材0.04C-16Cr、0.02C-12Cr在室温下的拉伸行为和断裂特征.结果表明,这2种铁素体不锈钢的强度高,但塑性较差;C、Cr含量较低的0.02C-12Cr钢的强度、硬度均较0.04C-16Cr的高,这是由于0.02C-12Cr在空冷过程中产生了大量的马氏体;2种钢室温下都为韧性断裂,其断口微观形貌主要为细小韧窝聚集,沿轧制方向分布的条带组织中存在细小的碳化物颗粒,成为韧窝的发源地;部分断口出现了分层和侧向开裂现象.分析其断口形貌、断裂过程和组织特征,可知沿着轧制方向分布的条带组织致使材料表现出上述力学行为和断裂特征.     

低碳含硅TRIP钢断裂机理的研究

对试验用低碳含硅TRIP钢断裂机制进行静、动态观察研究,并用扫描电镜定性测量了其中组织颗粒的化学成分.实验表明:应变时等轴铁素体(F)内部产生与拉应力方向呈45°滑移带,随着应力加大,形成按一定取向扩展的微孔,微孔逐渐贯通形成裂纹.裂纹遇到硬质相贝氏体(B)时沿其边缘行走;当遇到残余奥氏体(RA)时,产生的相变诱发塑性松弛了集中应力,导致裂纹钝化、扭折.试验用TRIP钢断口花样为韧窝花样,属塑性断裂.     

碳化物粒子尺寸对缺口试样断裂行为的影响

通过对铁素体晶粒尺寸相同、碳化物粒子尺寸不同的两种低合金钢的两种缺口试样（４ＰＢ，ＣｈａｒｐｙＶ）进行断裂试验，分析研究了碳化物粒子尺寸对缺口试样断裂行为的影响．结果表明：在缺口试样中，解理断裂的临界事件是铁素体晶粒尺寸的裂纹扩展进入相邻晶粒．铁素体晶粒尺寸决定缺口试样的低温解理断裂行为，而碳化物粒子尺寸对其几乎没有影响．在转变温度区，碳化物粒子尺寸分布通过影响材料塑性，对其缺口韧性产生较小影响，大碳化物粒子尺寸材料缺口韧性略高     

芳香族聚酰胺（PPTA）纤维弯曲疲劳的形变和断裂机理

普通PPTA纤维和改性PPTA纤维具有近似的应力应变的曲线,但后者的弯曲疲劳寿命比前者要长的多。在SEM下观察了弯曲疲劳过程的形态变化,发现该过程主要是结构沿纤维长度分裂即原纤化过程。改性PPTA纤维对原纤化的阻抗显著地大于普通PPTA纤维。粉碎降解和低温断裂的结果也得出类似结果。表明大分子间结合力在PPTA纤维弯曲疲劳中起很重要的作用。弯曲疲劳作用被归结为对材料拉伸和压缩的复合作用。拉伸PPTA纤维的动态观察得出,拉伸或压缩纤维将出现剪切带或滑移带,它们引发纤维原纤间的分离。剪切屈服是其主要形变机制。PPTA纤维弯曲疲劳过程如下：重复弯曲引起材料局部区域的剪切屈服,出现剪切带,并随之发生结构分裂,纤维广泛地原纤化,最后原纤和原纤束相继破坏,纤维最终断裂。     

车轮钢形变断裂过程的原位研究及氢影响

在扫描电镜下对CL60车轮钢单边缺口薄试样(厚度≤0.5mm)进行了原位拉伸实验,并研究了氢的影响.在金相显微镜下观察了带预裂纹的厚度为30mm的楔形张开加载试样开裂过程.结果表明,对薄试样拉伸变形时,不论是否有氢,先共析铁素体优先发生塑性变形,微裂纹沿先共析铁素体与珠光体团的边界形核、扩展;在有氢的情况下,微裂纹更容易通过夹杂物的剥落或夹杂物与基体界面的分离而萌生;薄试样拉伸主要是韧窝断口;对厚试样,裂纹主要通过珠光体中渗碳体片层开裂而扩展,断口也因此主要呈解理特征.     

Y参数在制做50 CrV钢热变形奥氏体静态再结晶图上的应用

本文研究了热变形参数对50CrV 钢静态再结晶行为的影响,引用了 Y 参数(Yao Parameter)使热变形奥氏体静态再结晶图大为简化.本实验再一次指出:Y 参数不仅在18Ni 马氏体时效钢中具有实用性,而在50CrV 钢中验证了 Y 参数也同样具有实用性.     

组织和成分因素对低碳结构钢解理断裂应力及断裂韧性的影响

本文揭示了板条组织的解理断裂应力在整个试验温度范围内是不依赖于温度而变化的。表明组织类型对解理断裂有重要影响:马氏体组织具有极高的解理断裂应力以及在同样试验温度下低的断裂韧性,铁素体截然相反,贝氏体位于其间。此外碳含量有其附加影响。切口试样测得的解理断裂应力明显高于光滑试样。     

塑性变形对低碳钢断裂韧性及COD降低系数β的影响

本文以实验测得的材料单向拉伸曲线为依据,对三点弯曲试件进行了弹塑性有限元计算.模拟实验的实际情况考察了塑性变形ε_p对20g和16MnR钢的断裂韧性的影响,COD降低系数β与裂纹尖端张开位移δ_T的关系,以及ε_p对临界系数β_c的影响.所得结果与有关实验结果基本吻合.     

GDL-1型贝氏体钢的断裂韧性

对一种新型高强韧微变形钢(GDL-1)的断裂韧性进行了研究,分析了七种不同热处理状态的JR阻力曲线。结果表明,试验钢在经空冷250℃-300℃回火后的裂纹扩展阻力较大,J1C=0.1415-0.1513(MPa.m)、AK=97-120.5(J),其断裂韧性和冲击韧性优于其它状态。扫描电镜和透射电镜分析表明,空冷后新型高强韧GDL-1钢的显微组织为窄束状贝氏体 马氏体和部分残余奥氏体复合组织,残余奥氏体以薄膜形态分割贝氏体板条而形成超细化亚单元,增加了材料的微观塑性。此外,低温回火改善钢的韧性,并使残余奥氏体的稳定性提高,从而使该钢在空冷250℃-300℃回火后具有良好的冲击韧性和断裂韧性。     

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.     

低碳钢过冷奥氏体形变过程组织演变机制

低碳钢过冷奥氏体形变过程将发生形变强化相变及铁素体的动态再结晶,导致晶粒超细化.与未形变的过冷奥氏体等温转变相比,形变极大地促进了奥氏体向铁素体的转变,使铁素体形核率急剧升高,铁素体晶粒尺寸显著降低.形变强化相变是一以形核为主的过程.在形变后期,当形变强化相变铁素体转变基本完成后,将发生铁素体的动态回复和动态再结晶.比较不同应变速率对组织演变影响的结果表明,应变速率较低条件下,易形成铁素体与第2组织层状分布的条带特征;应变速率较高时,组织的条带特征不显著.     

不同形变速率条件下低碳钢过冷奥氏体形变过程铁素体超细化

研究了低碳钢过冷奥氏体在760℃,形变速率为1 s-1和10 s-1变形时组织演变规律.结果表明,形变速率为1 s-1时真应力-应变曲线双峰特征为形变强化相变和铁素体动态再结晶的表征,相变形核集中在铁素体/奥氏体相界前沿奥氏体高畸变区,晶粒长大在时间和空间上受到限制,细化能力较高;形变速率提高到10 s-1时,相变动力学提前,曲线只表现为形变强化相变的单峰特征,相变形核除了在上述铁素体/奥氏体相界前沿奥氏体高畸变区,还分布到奥氏体晶内各处,晶粒间约束有所减小,尺寸稍大.通过形变强化相变和铁素体动态再结晶可以获得平均晶粒尺寸为(1.98士1.07)μm和(2.33士1.01)μm(10 s-1)左右的微细铁素体晶粒.     

IF钢热变形铁素体的静态再结晶行为

在Cleeb-1500热力模拟试验机上采用双道次压缩法,研究了IF钢高温铁素体区变形后道次间隔时间内的软化行为根据实验数据分析了温度与间隔时间对其静态软化行为的影响,并且得到IF钢的铁素体静态再结晶激活能为Qrec=115kJ/mol,建立了静态再结晶动力学数学模型。