应力作用下2124合金蠕变时效的组织与性能

通过硬度测试、拉伸测试和透射电镜分析等方法,研究应力分别为0 MPa和200 MPa对Al-Cu-Mg系2124合金185℃时效后的硬度、强度以及伸长率的影响,阐述应力对2124合金时效后组织与力学性能的影响.研究结果表明:在常规时效和蠕变时效2种时效状态下,200 MPa应力作用下的蠕变时效使2124合金的S'析出相分布变得不均匀,合金的强度提高,而塑性降低;在0 MPa应力作用下,合金峰时效状态下的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为411.6 MPa,270.8 MPa,20.20％;在200 MPa应力作用下,合金峰值时效状态下的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为441.1 MPa,321.0 MPa和16.24％,后者的抗拉强度和屈服强度比前的高,但塑性低.     

基于蠕变时效交互作用机理的2219铝合金统一本构建模

在不同的时效温度和试验应力条件下,对2219铝合金开展蠕变时效行为研究。随后,分别对蠕变试样进行力学性能测试和透射电镜观察,以获得该合金在蠕变时效过程中的力学性能演变规律和析出相演变规律;进一步查明材料蠕变量、析出相特征尺寸与力学性能的关系。在此基础上,建立基于成形成性耦合作用机理的2219铝合金蠕变时效本构方程,采用粒子群算法(POS)对方程中的材料常数进行拟合,并将蠕变应变和屈服强度的拟合结果与试验结果进行对比。研究结果表明:试验应力、时效温度和时效时间都会对2219铝合金的蠕变行为产生重要影响;通过提高试验应力或时效温度,可以缩短蠕变第二阶段的时间,加速蠕变第三阶段(蠕变破坏阶段)的到来。蠕变应变和屈服强度的拟合结果的相对误差分别为2.70%和0.70%。基于成形成性耦合作用机理的铝合金蠕变时效统一本构方程能够较好地反映蠕变与时效形性演变规律。     

Al合金的高温强度及形变时效的影响

研究了16和B95二种合金的蠕变及淬火和人工时效之间形变处理对蠕变的影响。形变选拉伸6％。蠕变温度为1140-190℃,蠕变应力为10-28Kg/mm~2,研究得出:在选定的条件下,该二种合金的稳态蠕变规律皆为:形变时效并不改变蠕变规律,只不过改变参数。形变时效处理提高18合金的抗蠕变强度,但使B95合金的抗蠕变强度降低。分析了形变时效对合金高温强度影响的原因。     

黏塑性蠕变模型中屈服强度的确定方法

在岩石蠕变特性试验中,当施加的常应力达到一定程度后岩石将发生黏塑性变形,一般用屈服强度判断岩石是否发生黏塑性变形,与弹塑性理论不同,在黏塑性蠕变模型中,屈服强度并不是定值,而是随蠕变时间增长逐渐减小,确定蠕变过程中准确的屈服强度对黏塑性变形计算有重要的影响.首先,通过等时曲线法确定岩石长期强度的过程,对屈服强度随时间的变化规律及确定方法进行研究,阐明瞬时屈服强度与长期强度的关系;其次,把岩石全应力-应变曲线与蠕变等时曲线相结合,有效判断蠕变变形中是否发生黏塑性变形及黏塑性发生的时刻,推导出屈服强度随时间变化情况下的广义宾汉姆模型,结合不同类型岩石的蠕变试验结果,分析采用长期强度代替瞬时屈服强度产生的差值;最后,给出用岩石时效强度进行岩土工程设计的思路.研究成果有助于在蠕变模型中正确使用屈服强度,对蠕变模型研究具有一定的积极意义.     

蠕变时效对Mg-8.8Gd-3.4Y-1.5Nd-0.5Zr合金力学性能和微观组织的影响

采用蠕变时效实验、维氏硬度、透射电子显微镜(TEM)和拉伸性能测试等手段研究蠕变时效在相同时间下对Mg-8.8Gd-3.4Y-1.5Nd-0.5Zr合金力学性能和显微组织影响。研究结果表明:Mg-8.8Gd-3.4Y-1.5Nd-0.5Zr合金蠕变时效时的稳态蠕变速率随着蠕变应力的增加与温度的升高而增大;蠕变时效能够细化析出相尺寸,加快合金时效析出相析出速率,从而缩短到达峰值时效的时间;外加应力会使合金β′相产生应力位向效应,导致合金形成β′相与β′e交错排列的链状析出相,应力位向效应对合金的力学性能产生不利影响。     

7050超高强铝合金蠕变时效成形行为与性能研究

对7050超高强铝合金进行蠕变时效处理,采用维氏硬度、晶间腐蚀和剥落腐蚀等试验对其力学性能与腐蚀行为进行研究,采用光学显微镜和透射电子显微镜对微观组织进行观察,研究蠕变时效对合金微观组织与性能的影响。结果表明：合金的稳态蠕变速率随温度的升高和应力的增大而逐渐升高,时效温度是影响合金蠕变速率和抗腐蚀性能的主要因素。7050超高强铝合金的稳态蠕变速率与蠕变应力和蠕变温度的关系可以表示为：$ \dot \varepsilon = {e^{12.226}}{\sigma ^{1.66}}{\rm{exp}}( - 120\;536/RT) $。蠕变时效处理后,合金的维氏硬度、抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能均得到提高。合金在120 ℃和140 ℃下蠕变时效后,维氏硬度和抗腐蚀性能都保持在较高的水平,160 ℃下合金的维氏硬度和抗腐蚀性能均较低。人工时效后,7050超高强铝合金中的主要强化相为大量弥散分布的η′相,蠕变时效后,晶内和晶界析出相尺寸略有减小,晶界析出相分布不连续,电化学腐蚀速率减小,合金抗腐蚀性能提高。     

稀土对Al-Zn-Mg合金力学性能和应力腐蚀的影响

将0.06%稀土加入到Al-Zn-Mg合金中, 固溶处理后在150 ℃下时效. 在峰时效条件下 , 观察稀土对其力学性能和抗应力腐蚀断裂性能的影响. 结果表明, 稀土的加入使硬度峰值出现的时间提前, 并使硬度峰值、 屈服强度、 抗拉强度、 延伸率和抗应力腐蚀断裂的能力增加. 金相观察和X射线衍射结果表明, 稀土的加入减小了晶粒尺寸, 促进了强化相MgZn₂的析出, 此外稀土还能够明显减少合金中的 氢含量.     

40CrNiMoA钢的常温蠕变规律及其影响因素

本文研究了热处理强化后的40CrNiMoA钢在低于屈服强度的应力作用下常温蠕变行为和影响因素，揭示了热处理工艺及显微组织对钢材为抗力的影响，结果表明：热处理强化钢中有微量游离铁素体存在，将明显降低蠕变抗力。钢材经高温奥氏体化淬火和Ms点以下的等温淬火并经320℃回火，将使蠕变抗力显著提高。     

大理岩裂隙岩体流变特性试验研究

该文提出并运用地质作用分析与力学过程模拟、力学参数控制相结合的岩体试件制备与试验技术方法,将取自某大型水电工程深埋引水隧洞围岩的典型大理岩块标准试件制备成含有裂隙的岩体试件,通过单轴压缩蠕变、单轴压缩松弛、单轴压缩卸荷和三轴压缩蠕变试验,揭示了大理岩体的流变特性。试验结果表明:该大理岩体的流变特性可用西原模型来表征,并据此求解了流变参数和长期强度;岩体的强度存在显著时效弱化特征,与瞬时强度参数相比,c_∞降低了60%,φ_∞降低了14%;岩体抗剪强度的时效弱化效应与岩体应力有关,低应力下的强度时效弱化效应比高应力下更为显著。这些成果与方法可供工程与同类研究参考。     

40CrNiMoA钢的常温蠕变规律及其影响因素

本文研究了热处理强化后的40CrNiMoA钢在低于屈服强度的应力作用下常温蠕变行为和影响因素。揭示了热处理工艺及显微组织对钢材蠕变抗力的影响。结果表朗;热处理强化钢中有微量游离铁索体存在,将明显降低蠕变抗力。钢材经高温奥氏体化淬火和M_2点以下的等温淬火并经320℃回火,将使蠕变抗力显著提高。     

拉应力对6N01铝合金蠕变时效组织与性能的影响

采用单轴蠕变拉伸试验研究6N01铝合金蠕变时效后组织与性能的变化规律,并结合金相(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的组织分析与维氏硬度、室温拉伸的力学性能分析,研究蠕变过程中加载的拉应力对6N01铝合金组织与性能的影响。研究结果表明:在180℃/6 h的蠕变时效条件下,加载60 MPa拉应力的试样室温拉伸抗拉强度最大,为341.6 MPa;蠕变时效处理时,加载应力小于60 MPa的试样抗拉强度略比加载应力为60 MPa的试样抗拉强度低;当加载拉应力大于60 MPa时,合金抗拉强度明显下降;当加载拉应力超过60 MPa时,会引起铝基体中析出相粗化,甚至析出相的分布出现应力位向效应,导致合金性能各向异性严重,综合性能变差。     

热处理对TC4合金应力松弛行为的影响

通过应力松弛实验，研究了不同热处理状态对软合金应力松弛行为的影响。结果表明，退火状态的软合金较固熔时效态的试样应力难于松弛，但这种差异随温度的升高而减小。由实验得出的塑性应变速率与应力关系曲线均呈现两段直线，说明在应力松弛变形中存在槛应力，固熔时效态试样应力值要小于退火态。     

基于变参数西原模型的膨胀土剪切蠕变试验研究

为研究干湿循环作用下膨胀土的剪切蠕变特性,分别在50KPa、100KPa、200KPa法向压力下,对广西百色地区膨胀土进行了干湿循环作用6次后的土体剪切蠕变试验,得到了不同应力条件下土样应变-时间曲线及应力-应变等时曲线,采用西原模型对剪切蠕变进行了参数拟合。结论表明在同级剪应力荷载作用下,弹性模量G1和屈服强度τs随着法向压力的增大而增大;在同级法向压力荷载作用下,G1随着剪应力的增大而减小,G2先增大后减小;采用西原模型来描述干湿循环作用6次后膨胀土的剪切蠕变变形是可靠的。     

过时效态Al-Zn-Mg-Cu合金断裂韧性与显微组织分析

采用室温拉伸、断裂韧性测试、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段研究Al-Zn-Mg-Cu合金在不同过时效状态下的力学性能和断裂行为,探讨合金断裂韧性与屈服强度的关系,分析组织中的析出相特征对合金断裂韧性的影响机理。研究结果表明:在双级过时效态下,Al-Zn-Mg-Cu合金断裂韧性与屈服强度近似呈反比关系;随着一级和二级时效时间延长,晶内析出相和晶界析出相的尺寸逐渐增大,晶内和晶界强度差异减小,断口形貌显示穿晶断裂比例增加;加工硬化指数提高,合金变形均匀性增加,合金断裂韧性提高。     

微量钪对Al-Zn-Mg-Zr合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备Al-6.0Zn-2.0Mg-0.12Zr和Al-6.0Zn-2.0Mg-0.2Sc-0.12Zr 2种合金,借助力学性能测试、金相显微镜、透射电子显微镜、扫描电镜等手段分别对其热轧态、固溶态和时效态的组织性能进行对比观察分析.研究结果表明:复合添加Sc和Zr可明显细化合金的铸态晶粒,更好地抑制合金变形组织的再结晶,使主要强化相η′相更加细小、均匀、弥散,明显提高Al-Zn-Mg合金的力学性能.在固溶状态下,含Sc的Al-Zn-Mg-Zr合金抗拉强度、屈服强度比未添加Sc的合金分别提高40 Mpa和54 Mpa;在时效状态下,抗拉强度和屈服强度分别提高25 Mpa和35 Mpa;微量Sc和Zr对Al-Zn-Mg合金的强化作用主要源于含Sc和Zr化合物对合金起到了细晶强化、亚结构强化和析出强化作用.     

两种铁基和镍基高温合金在复杂应力条件下的蠕变及断裂

本文研究了一种铁基合金GH_(132)在650℃和一种镍基GH_(33)A合金在750℃的纯蠕变及复杂应力条件下的蠕变及断裂。提出无论是低强度高塑性的GH_(132)合金还是高强度低塑性的GH_(33)A合金在蠕变——疲劳交互作用的复杂应力条件下都将会不同程度地导致材料的弱化而引起过早的断裂。而且这种弱化随应力的升高而加剧。在固定平均应力条件下叠加一个交变应力的动态蠕变与恒定应力的静态蠕变相比较将促使断裂寿命降低。此乃是叠加疲劳促进蠕变断裂的结果。交变应力振幅较小时,对稳态蠕变速率影响不大,控制蠕变第Ⅱ阶段的主要因素是平均应力,但交变应力的振幅较大时将使稳态蠕变速率大大增加。复合交变应力能促进蠕变第Ⅲ阶段的过早来临和试样的过早断裂。     

基于Burgers三维损伤蠕变模型的巷道围岩流变特性分析

为了解决传统蠕变模型无法反映加速蠕变阶段的问题,引进了Kachnov损伤理论,在Burgers模型上串联一个弹塑性损伤体。推导出了等围压三轴实验条件下轴向蠕变表达式,并用非线性拟合的方法来识别模型参数。经证明:在该损伤模型中,当岩石所受应力大于屈服强度时,将触发损伤体进入加速蠕变阶段,而岩石的全程蠕变规律可以通过线性与非线性蠕变叠加来进行描述。通过红砂岩蠕变实测曲线与理论曲线对比分析证实了该模型的合理性。此外,本文还推导出Burgers三维损伤蠕变模型在复杂应力条件下的本构方程,并通过拉普拉斯变换得到圆形巷道围岩变形规律的解析解。     

基于蠕变试验的ZChSnSb11-6应力松弛特性研究

在相同温度下,对巴氏合金ZCh Sn Sb11-6做了蠕变试验,获得合金在Norton形式和指数形式下的稳态蠕变方程,并利用所得系数得到合金在两种形式下应力松弛计算公式。采用ANSYS有限元分析软件模拟巴氏合金ZCh Sn Sb11-6的应力松弛过程,得到松弛过程中的蠕变曲线,并比较了理论与有限元方法计算结果,两种方法相对误差不到0.5%。结果表明:在松弛过程中,Norton形式的蠕变速率比指数形式的蠕变速率小,且相比指数形式,Norton形式下的应力松弛计算公式精度更高,更适合于巴氏合金ZCh Sn Sb11-6.     

GH36合金持久缺口敏感性与蠕变和疲劳及其交互作用下的裂纹扩展速率

研究了GH36合金持久缺口敏感性对裂纹扩展速率的影响。结果表明:通过软化的热处理制度来改善材料的持久塑性达到消除持久缺口敏感性的目的,对在蠕变或以蠕变为主的应力条件下延缓裂纹的扩展具有重要意义;而在低周疲劳或以疲劳为主的应力条件下,裂纹扩展速率对强度敏感,而与材料是否存在持久缺口敏感性无关;提高强度可显著提高材料的抗低周疲劳裂纹扩展能力。为使材料在蠕变、疲劳以及蠕变疲劳交互作用下都只有高的抗裂纹扩展能力,应对材料进行强韧化。     

再时效对过时效7B50合金力学及腐蚀性能的影响

采用透射电子显微镜观察(TEM)、电化学阻抗谱法(EIS)及力学性能测试等研究不同双级过时效温度下再时效对双级过时效7B50合金显微组织和力学性能的影响,并将双级过时效-再时效处理条件下合金性能峰值点与单级峰时效、双级过时效及常规回归再时效进行显微组织及力学和腐蚀性能的对比。结果表明:再时效可明显提高双级过时效态合金的性能;再时效处理后,合金强度在过时效温度为160℃条件下达到峰值;与单级峰时效相比,双级过时效-再时效峰值条件下,在保持高强度的同时,合金的电导率提高了13.4%,同时断裂韧性也提升12.5%;与双级过时效、常规回归再时效和单级峰时效处理相比,在双级过时效-再时效峰值条件下,合金具有高的抗剥落腐蚀性及低的应力腐蚀敏感性。