高速冲击载荷下块体Zr基非晶合金断裂行为研究

利用自制高速冲击加载实验装置(ε104 s-1)研究了块体Zr基非晶合金的室温断裂行为;利用扫描电子显微镜对冲击后块体Zr基非晶合金进行微观形貌分析,对比研究了其在高速冲击载荷下ε约为102～103 s-1时断裂行为的差异.研究结果表明:高速冲击载荷下,块体Zr基非晶合金断面表现为类蜂窝状花样、胞腔状花样、脉状花样、熔覆和液滴等形貌;与ε约为102～103 s-1时相比,块体Zr基非晶合金在高速冲击载荷下的断口形貌更为粗糙,脉纹花样方向杂乱,主剪切带黏度降低程度更大,熔覆和液滴形貌尺寸更大,类蜂窝状花样底部具有微孔洞、非晶碎粒和裂纹.     

聚氯乙烯断口分析及其断裂机制

本文对PVC在拉伸、弯曲、冲击载荷作用下的断口形貌特征进行了观察分析。在此基础上探讨了PVC的断裂过程及机制。结果表明:裂纹萌生是由较大的第二相颗粒引起的,放射扩展区内的放射花样收敛处指示着裂纹源。PVC遵循次级裂纹破裂模式时形成微坑形貌。分子链滑移取向后再破裂形成纤维形貌,脆性断裂形成岩石状花样。     

铸态Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金热拉伸力学性能及断裂行为

运用Gleeble-1500D热模拟试验机对铸态Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金进行高温拉伸实验,利用光学显微镜(OM)观察断口附近的微观组织,用扫描电子显微镜(SEM)观察断口形貌。结果表明,变形温度在340℃~420℃,应变速率为0.01 s-1时,随着温度升高,峰值应力、峰值应变、断裂应变、断面收缩率、延伸率均下降;变形温度为360℃,应变速率为0.1 s-1~1 s-1时,随着应变速率的增大,峰值应力、峰值应变均增大,断裂应变减小,断面收缩率和延伸率有下降的趋势。该合金高温拉伸过程中的软化机制主要为动态回复。高温拉伸的断口形貌为韧性断裂。断口表面的粗大脆硬相对材料的性能有严重影响。     

聚合物材料断面形貌特征定量分析

总结归纳了聚合物材料断面形貌特征定量分析研究取得的一些成果和断面粗糙度的表征参数、测试方法及其分类,指出:随加载速率增大、试验温度降低,聚合物材料断面镜面区、肋状形态应力白化区等耗散能量的特征区域尺寸降低;聚合物材料的断裂能耗表征参量与其断面的镜面区、肋状形态、应力白化区和断面粗糙度有关,脆性断裂时,材料断裂能耗的变化取决于断面粗糙度表征参量(RS、DF)的变化,断裂能耗参量与断面粗糙度表征参量呈线性正相关关系,韧性断裂时,断裂能耗参量与断面粗糙度表征参量偏离线性关系,其具体的关系与材料的断裂机制有关。聚合物材料断面定量分析必须与其变形、断裂的微观机制相结合,才能得出有价值的结果。     

不同拉扭加载速率下低碳钢力学特性试验研究

基于拉伸扭转组合变形理论及平面应力状态理论,推导了低碳钢试件在轴力及扭矩作用下断裂时主应力及其主方向的计算公式。该文设计了3种拉扭加载速率的试验方案,通过试验得到了相应的扭矩、轴力、应变及扭转角的时间曲线,观察了试件破坏时的断面特征,并将试验值与理论计算结果进行了比较。结果表明,随着加载速率的增加,低碳钢的延伸率增加,断面收缩率减小;抗拉强度、屈服极限和扭转强度提高,断裂时的主应力及主方向值增大,试件破坏时的主方向与理论计算结果的变化规律一致。     

聚合物材料断面形貌特征定量分析

总结归纳了聚合物材料断面形貌特征定量分析研究取得的一些成果和断面粗糙度的表征参数、测试方法及其分类,指出:随加载速率增大、试验温度降低,聚合物材料断面镜面区、肋状形态应力白化区等耗散能量的特征区域尺寸降低;聚合物材料的断裂能耗表征参量与其断面的镜面区、肋状形态、应力白化区和断面粗糙度有关,脆性断裂时,材料断裂能耗的变化取决于断面粗糙度表征参量(Rs、DF)的变化,断裂能耗参量与断面粗糙度表征参量呈线性正相关关系,韧性断裂时,断裂能耗参量与断面粗糙度表征参量偏离线性关系,其具体的关系与材料的断裂机制有关.聚合物材料断面定量分析必须与其变形、断裂的微观机制相结合,才能得出有价值的结果.     

玻璃纤维增强尼龙拉伸断裂研究

本文研究了玻璃纤维增强尼龙在不同拉伸速率下的屈服和断裂行为。着重分析了玻璃纤维增强尼龙的拉伸载荷—伸长曲线类型、断口形貌特征和σy～logε曲线 ,实验结果显示GFPA的拉伸屈服应力与应变速率的关系遵从Eyring速度理论 ,并指出GFPA的低速段活化过程是由基体树脂的塑变所控制 ,而其高速段活化过程则由玻璃纤维断裂及其从基体中的拔出过程所控制     

再结晶退火对ECAP变形5083铝合金力学性能的影响

为改善5083铝合金的力学性能,先后对其进行一道次等通道转角挤压处理及再结晶退火处理,再进行拉伸实验,分析变形温度、变形速率对合金伸长率和抗拉强度的影响,并观察合金的断口形貌.结果表明,在拉伸温度为100℃,应变速率为6.67×10-4 s-1时,合金的抗拉强度最高,达到319.7 MPa;当拉伸温度为300℃,应变速率为1.67×10-4 s-1时,合金的伸长率最大,达到75.8％.在拉伸变形过程中,合金出现应变硬化和应变软化现象,并且伴随有锯齿形流变现象.拉伸试样的断裂形式宏观表现为韧性断裂,微观形式为穿晶断裂,断口形貌由韧窝组成.随着变形温度的升高,韧窝的数量增多,尺寸变大,分布变均匀.     

聚合物材料断面形貌特征定量分析

总结归纳了聚合物材料断面形貌特征定量分析研究取得的一些成果和断面粗糙度的表征参数、测试方法及其分类，指出：随加载速率增大、试验温度降低，聚合物材料断面镜面区、肋状形态应力白化区等耗散能量的特征区域尺寸降低；聚合物材料的断裂能耗表征参量与其断面的镜面区、肋状形态、应力白化区和断面粗糙度有关。脆性断裂时，材料断裂能耗的变化取决于断面粗糙度表征参量(Rs、DF)的变化。断裂能耗参量与断面粗糙度表征参量呈线性正相关关系，韧性断裂时。断裂能耗参量与断面粗糙度表征参量偏离线性关系，其具体的关系与材料的断裂机制有关。聚合物材料断面定量分析必须与其变形、断裂的微观机制相结合，才能得出有价值的结果。     

POE-g-MAH增韧改性PA6的力学性能

研究了接枝马来酸酐的乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH）对增韧改性尼龙6（PA6）力学性能的影响结果表明：随着POE-g-MAH含量的增加,PA6的拉伸模量和强度及弯曲模量和强度均有所下降,但冲出强度和断裂仲长率均显著提高;增韧改性后PA6断面形貌明显成韧性断裂,且其熔体流动速率随POE-g-MAH含量增加而下降;当POE-g-MAH质量分数为25％时,增韧PA6的综合性能最佳,可用作PA柔性管材专用料。     

室温下TC11钛合金准静态拉伸力学性能实验研究

针对典型航空材料TC11钛合金的拉伸性能,采用准静态拉伸实验对不同应变率条件下的TC11钛合金的应力-应变关系进行了研究,利用扫描电镜分析了其拉伸断口形貌。实验结果表明:TC11钛合金具有一定的应变率敏感性,抗拉强度和屈服强度均会受到应变率的影响;准静态拉伸时TC11钛合金试样出现了颈缩现象,试样截面形状为杯锥状,试样断口存在光滑的剪切唇区和灰色的纤维区,其断裂属于韧性断裂,但是其韧性较差;TC11钛合金拉伸断口形貌主要为大小不一的韧窝,随着应变率的增大,试样拉伸断口韧窝的大小和深度均变小,同时出现了少量的撕裂棱和准解理面,试样的断裂机制为以韧性断裂为主和伴有准解理断裂。因此,在准静态拉伸条件下,TC11钛合金的力学行为与应变率有关。     

聚合物材料的拉伸断裂研究

对九种聚合物材料进行了拉伸试验，结果表明：应变速率对屈服强度的影响服从Ｅｇｒｉｎｇ关系，增强尼龙存在的两个活化过程分别对应着基体材料屈服为主导因素和纤维断裂及其从基体中拔出为主导因素的两个不同活化过程。缺陷对聚合物材料拉伸屈服强度影响不大，但大大降低聚合物材料的塑性。     

温度对ABS塑料冲击行为的影响

本文研究了温度对ABS塑料抗冲击性能和断口形貌的影响。结果指出:ABS抗冲击强度随试验温度下降而降低。低温冲击断面由断裂源、光滑区、放射区和粗糙区组成,随温度升高,光滑区和放射区尺寸增大;高温下的冲击断面由断裂源,应力发白区、放射区和粗糙区组成,随温度升高,应力发白区尺寸增大。观察到两种类型抛物线形貌,结合断口分析探讨了温度对抗冲性能的影响。     

橡胶增韧环氧树脂的应力白化

多相高聚物韧性的增强总是伴随着应力白化现象,通常以材料在断裂过程中银纹(craze)的形成来解释。本文报道使用三种不同的四氧化锇染色法在 TEM 下观察橡胶增韧环氧树脂的拉伸断裂面区域,显示了尺寸为100(?)的微小结构单元。但是在所有观察中未发现任何存在银纹的迹象。观察发现材料断裂面附近的橡胶相在拉伸断裂过程中产生强烈形变和遭受撕裂破坏,并在材料的基质成分中出现众多的微裂缝(crack)。它们终止于橡胶颗粒。作者认为橡胶相是材料形变和破坏过程中的重要能量吸收源。应力白化现象归因于被撕裂的橡胶颗粒产生的空穴和突起以及基质成分中的微裂缝对光线的散射作用。     

工艺强化后轿车等速万向传动轴材料扭转断裂研究

以工艺强化后某轿车等速万向传动中间轴材料试样的扭转断裂为对象,试验研究了不同载荷强化和损伤后试样的静扭转断裂和疲劳扭转断裂断口形貌、断口硬度特性以及剩余静强度、剩余静刚度和断口硬度之间的相互关系和变化规律.研究结果表明,无论是经过小载荷强化还是疲劳大载荷损伤的材料试样,其静扭转断裂断口都是横向剪切断裂且断口十分平齐;材料试样无论是否经历强化或损伤,其疲劳断裂断口呈现正断或横向切断不平齐两种形貌,正断和横向切断不平齐两种疲劳断口形貌与试样的强化过程、损伤过程以及试样的疲劳寿命之间没有明显的内在关系;疲劳过程中试样的剩余静强度、剩余静刚度和断口平均硬度的变化趋势和规律基本一致.     

聚碳酸酯冲击断面形态

用扫描电镜观察聚碳酸酯(PC)缺口冲击破坏断面形态。结果表明,断面形态主要包括平滑面、放射线条纹和带三种。放射线条纹具有金属断口似的“放射剪切花样”和“河流花样”,还有“色骨花样”和“蝴蝶翅花样”。放射线条纹基本上是以撕裂台阶形式呈位错逐段连接起来的。位于裂源区和放射线区的带的微观结构是相同的。它们都是银纹和裂纹的不连续增长带。     

加载速度对TiAl基合金断裂机理的影响

通过拉伸、拉伸卸载实验及扫描电镜(SEM)断口观察,研究了在位移控制加载方式下,加载速度对具有全层(FL)组织和双态(DP)组织的TiAl基合金断裂机理的影响.实验结果表明:全层组织断裂应力随着加载速度的上升略有上升趋势;加载速度比较慢(如0.007 5 mm/min)时,断口上显示出较多的沿层断裂面及沿晶断裂面.加载速度在7.5 mm/min时,断口呈现出更多河流纹走向的解理断口.双态组织的断裂应力随加载速度的上升而增加,微裂纹面密度随加载速度的增加明显下降;随着加载速度的加快,河流纹断裂形态逐渐变得明显,同时断口形貌变得更加粗糙.     

羊毛纤维的结构弱节及力学行为

纤维结构弱节决定纤维的力学性能。本文提出的断裂端特征的SEM观察及该纤维对应拉伸性质的组合分析方法，可获得羊毛纤维结构弱节及破坏的特征与证据。实验证明，依据拉伸曲线和断裂端形貌特征可知羊毛纤维的弱节结构主要表现为集中缺陷结构、细颈弱结构、机械损伤弱结构和散布缺陷结构，其与力学行为和形态弱节存在很好的相关。缺陷散布性弱节结构，应该引入曲线的抖动特征或临界断裂功判定依据。     

Morphology observation for surface orange peel and fracture in tension sample of aluminum alloy sheet and characterization of nano hardness

The tension property of aluminum-alloy sheet with different microstructures is measured,and the surface and tension fracture morphology of tension sample with and without orange peel are observed by using scanning electron microscope(SEM).Surface roughness and nano hardness of tension sample are measured.The results show that the average elongation of the samples with orange peel is lower than that without orange peel;especially the r value of perpendicular to the rolling direction is much lower than that without orange peel.The tension surface of the orange peel samples is very rough;various parameters of surface roughness are higher.Under the observation of SEM,a wider sliding band with a micro crack on the surface of orange peel sample can be found.The various parameters of surface roughness without orange peel sample are near to zero,the sliding band is narrow and without micro cracks.The dimple width in tensile fracture of orange peel sample is larger than that without orange peel sample,but shear lip is narrower.The nano hardness testing results show that samples with orange peel behave high elastic modulus,high hardness,and high maximum load,but low plastic deformation depth.These mentioned features can completely describe surface and fracture morphology of tension samples with orange peel.     

冻融循环后大理岩单轴压缩破坏特性及规律研究

为研究大冶铁矿高边坡广泛分布的大理岩在冻融循环后单轴压缩破坏特性及规律,对岩样进行不同冻融次数和不同冻融温度下的冻融试验后,再进行单轴压缩试验。对比分析其单轴压缩应力-应变曲线及破裂面宏观形态,结果表明:经历冻融循环后的大理岩岩样,随冻融次数的增加和冻融温度的降低,岩样内部损伤趋重,弹性变形减弱而塑性增强;破裂面由张破裂向剪破裂转变,由多断面破裂转变为单一断面破裂;破坏模式由轴向劈裂拉伸破坏模式向轴向拉剪破坏模式逐渐过渡。