超高碳钢马氏体相变及超细晶粒对亚结构的影响

为了深入揭示淬火超高碳钢的马氏体亚结构及其产生的原因,通过对含碳量为1 4%(质量分数)的超高碳钢进行超细球化处理,获得了铁素体基体上分布超细碳化物的组织,并在此基础上进行了淬火处理.透射电子显微镜组织观测分析表明:奥氏体晶粒尺寸平均为2μm左右,淬火组织中存在大量板条马氏体,亚结构中含有大量位错与孪晶.通过计算证实,在马氏体亚结构形成过程中,随晶粒尺寸减小,孪晶切应力比滑移切应力升高得快,导致滑移成为变形的主要机制,位错大量增加.     

Fe-28Mn-3Si-3Al TWIP钢变形的微观组织特征

采用扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术对TWIP钢拉伸变形后的组织进行了观察和分析. 研究结果表明,热处理后的TWIP钢中存在60%的退火孪晶,变形后孪晶量减少为32%. 在拉伸过程中,具有退火孪晶的晶粒内部首先发生变形,产生的变形孪晶遗传了退火孪晶的取向. 变形过程中孪晶和位错相互作用、孪晶和孪晶相互作用以及孪晶取向改变引发滑移的综合结果使TWIP钢同时获得高塑性和高强度,因此变形过程中孪生变形是TWIP钢的主要变形机制.     

轴向预应力对挤压AZ31镁合金自由端扭转力学性能的影响

大塑性变形通常发生在工业实际成形过程中。与单轴拉伸/压缩相比,扭转是研究大变形下力学行为的一种更有效的方法。然而,镁合金大应变扭转的力学响应对初始织构和孪晶很敏感。本文对挤压AZ31合金进行了拉伸和压缩实验,并采用保载和卸载两种方式获取轴向预应力,以引入位错和孪晶。随后,进行了扭转实验以明确孪晶和位错对后续变形响应的影响。在粘塑性自洽（VPSC）模型的基础上探讨了相应的显微组织和变形机制。模拟了实验观察的应力应变响应和极图。研究发现,孪晶对塑性变形的贡献较小,导致在纯扭转和预拉伸后扭转下,织构方向的变化很小。滑移/孪晶系统的活动和力学性能受到不同初始织构和滑移系启动条件的影响。此外,拉伸-扭转应力状态有利于减少织构强度。     

压痕诱发GaAs单晶中的位错组态

利用透射电子显微镜对压痕诱发GaAs中的位错组态进行了研究.结果表明,压痕周围产生了玫瑰型不对称的位错组态和二次对称分布的孪晶结构.这种位错组态是由晶体中六个滑移面上的形核、运动及相互作用而成.它们与材料中不同运动速度的α、β位错密切相关.     

低温奥氏体钢及其断裂机理的研究进展

综述了低温奥氏体钢的研究进展 论述了高锰、高氮奥氏体钢低温脆断模式及其断裂机理 ,指出不同合金化的高锰、高氮奥氏体钢有着不同的层错能、相变临界分切应力、解理强度、屈服强度 ,因而有不同的断裂现象 ,包括晶间开裂、穿晶脆断、退火孪晶界开裂 着重探讨了穿晶脆断现象 ,指出穿晶脆断是高锰含氮奥氏体钢特有的脆性断裂形式 提出了今后的研究方向     

高温动态拉伸下NG TiAl弹塑性行为的数值模拟

基于率相关的晶体塑性理论,发展了更为合理的同时考虑位错滑移和形变孪晶作用、并计及温度影响的TiAl单晶本构模型.在此基础上,建立了能够反映晶粒随机取向的多晶有限元模型,对不同温度(室温～840℃)不同拉伸应变率(0.001～1 350/s)下NG TiAl的弹塑性力学行为进行了模拟.结果显示,模拟得到的应力应变曲线与试验结果基本一致,能够比较好地模拟NG TiAl在不同温度和应变率下的材料响应.还考察了形变孪晶对塑性变形的影响,结果表明孪晶为NG TiAl重要的变形方式之一;动态条件下孪晶的体积分数增大,从而提高了NG TiAl的塑性变形;而温度对孪晶体积分数演化的影响不明显.     

低温奥氏体钢及其断裂机理的研究进展

综述了低温奥氏体钢的研究进展。论述了高锰、高氮奥氏体钢低温脆断模式及其断裂机理，指出不同合金化的高锰、高氮奥氏体钢有着不同的层错能、相变临界分切应力、解理强度、屈服强度，因而有不同的断裂现象，包括晶间开裂、穿晶脆断、退火孪晶界开裂。着重探讨了穿晶脆断现象，指出穿晶脆断是高锰含氮奥氏体钢特有的脆性断裂形式，提出了今后的研究方向。     

拉伸与疲劳载荷下α-Ti 中裂纹扩展机制的原子模拟

采用分子动力学方法模拟研究含3种不同裂纹取向的α-Ti在拉伸载荷和疲劳载荷作用下裂纹扩展的微观机制.研究表明:B(0001)[1-210]裂纹构型通过产生变形孪晶的方式来实现垂直于基面方向的变形,单向拉伸过程中裂尖处有无位错区出现;A(1-210)[10-10]和C(1-210)[0001]裂纹构型的失效过程表明基面位错比柱面位错更容易发射;C裂纹构型循环加载时基面滑移系优先开动,使位错快速发射而释放了裂尖应力,导致裂纹出现止裂现象;含微裂纹α-Ti材料的失效过程是位错形核与发射、缺陷扩展、孪晶变形等共同作用的结果.     

ZK60镁合金的室温静液挤压强化

对室温静液挤压ZK60变形镁合金的组织、力学性能进行研究。研究结果表明：室温静液挤压后镁合金的表面质量良好：由于加工硬化的作用,镁合金抗拉强度、屈服强度和硬度分别提高20％,60％和54％;变形过程发生了孪生动态再结晶,孪晶和二次孪晶的产生可以阻碍裂纹扩展,镁在基面滑移与孪生的交互作用下形成微晶和孪晶位错;室温静液挤压的镁合金具有良好的金属流动性,应力分布状况亦有利于变形：采用室温静液挤压,可实现镁合金室温下大变形量的形变,是强化镁合金的有效途径之一。     

30Mn20Al3无磁钢加工硬化行为和组织变化

研究了30Mn20Al3无磁钢冷轧板经1 000和800℃固溶处理10 min后的拉伸变形加工硬化行为和组织结构变化.结果表明:该钢的加工硬化速率在不同变形阶段随真应变的变化呈现不同的规律,加工硬化指数随真应变增加而增加.OM和TEM观察显示,变形量小时,滑移为主要变形机制;变形量增大,变形机制以形变孪晶与位错及形变孪晶之间的交互作用为主;1 000℃固溶处理的晶粒尺寸较800℃大,变形过程中产生的形变孪晶较多,且随着变形量增加,形变孪晶可持续形成,增大了TWIP效应;晶粒尺寸减小使变形过程中的形变孪晶产生的临界应力增大,抑制形变孪晶的产生,从而减小了TWIP效应.     

含中心微裂纹α-Fe拉伸与疲劳失效机理的原子模拟

采用分子动力学方法研究了含(010)[101]型中心裂纹的金属α-Fe在拉伸载荷和疲劳载荷作用下裂纹扩展的微观机制。研究表明,含有此类裂纹的体心立方金属铁在单轴拉伸载荷下,其破坏机制是一个以裂尖层错和孪晶变形共同存在、伴有裂纹钝化,并最终以孪晶变形为主的过程。疲劳失效是以孪晶形变为主,全位错、不全位错、层错共同作用的破坏机制,同时发现循环加载下[11-1](-121)滑移系中孪晶形变比位错更容易发生,而且孪晶的出现,有利于减缓疲劳裂纹的扩展速度。含裂纹α-Fe变形与失效的过程,是一个位错、层错、孪晶和相变等多种微观机制共同作用的复杂过程。     

超高速碰撞下体心立方纯铁的变形孪晶

采用非火药驱动二级轻气炮技术将2017Al合金弹丸以3km/s速度撞击纯铁靶板,通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了纯铁材料的微观组织演化.根据微观组织的不同特征可将纯铁靶板分为细晶区、高密度孪晶区和低密度孪晶区.在低密度孪晶区的主要变形方式为{112}面的孪晶,而高密度孪晶区主要变形方式为{112}面的孪晶和{110}、{112}及{123}面的位错之间的交互作用.超高速碰撞下孪晶形成机制与普通变形条件下没有区别,但是孪晶形貌区别较大,高密度位错聚集在孪晶界附近造成孪晶界面模糊;螺位错在孪晶界上分解导致沿着孪晶界发生弯曲和凹痕甚至孪晶的断裂.     

纯钛滚压形变强化的研究

采用TEM,XRD技术研究了多晶纯钛滚压形变强化疲劳前后的显微组织特征和残余应力.实验结果发现:多晶纯钛疲劳抗力的提高主要是由于形变显微组织和残余压应力的产生及表面粗糙度的降低.滚压组织中形成高密度位错和单个?分散的变形孪晶,历经106以上的循环周次后,孪晶-晶界的交互作用是其主要特征.疲劳后次表面残余压应力松弛较表面严重.     

微裂纹愈合过程的分子动力学模拟

对铝单晶中心贯穿微裂纹的愈合过程进行了分子动力学模拟.结果表明,当加热温度超过临界温度,或外加压应力K1超过临界值时微裂纹将完全愈合.在裂纹愈合过程中伴随着位错的产生和运动,以及孪晶和空位的产生及变迁.裂纹愈合的临界温度和裂纹面的相对取向有关;沿滑移面的裂纹最容易愈合.如果晶内预先存在位错(预先塑性变形),则可使裂纹愈合的临界温度明显降低.裂纹愈合的能量关系为πσ2(1-v2)/E+TS/A≥2γ+γp*,其中σ为压应力,T为温度,S为熵,A为裂纹面积,γ为表面能,γp*为塑变功.     

多晶镍纳米线拉伸变形过程尺寸效应的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟方法研究了不同尺寸多晶镍纳米线在受拉过程中的塑性变形行为,详细分析了多晶镍纳米线直径尺寸对其流变应力以及塑性变形机制的影响。从模拟结果中可以看出,在多晶镍纳米线受拉产生变形的过程中,晶界滑移主导晶间变形机制,位错形核滑移主导晶内变形机制。随着多晶镍纳米线半径的增加,平均流变应力逐渐增加,但增幅趋于平缓。这是由于径向分布的晶粒个数随着纳米线直径的增加而增加,限制了晶界的滑移,使更多的位错形核于晶界,在滑移扩展过程中相遇发生堆积缠绕,进而对纳米线产生强化作用。位错密度随纳米线直径的增加增幅逐渐降低,导致了流变应力增幅趋于平缓。     

D667不锈钢丝深加工过程中的断裂行为

通过光学显微镜和扫描电镜对D667不锈钢丝断裂试样进行金相组织和断口形貌观察、夹杂物分析,探究断裂形成的原因。结果表明:D667原料试样金相组织为奥氏体,拉拔后在晶粒内部出现大量的交错滑移带,强度增加,韧性下降;D667不锈钢丝在服役过程中出现了脆性断裂和韧性断裂,断裂试样组织存在形变孪晶和针状马氏体等异常相;脆断试样中夹杂物尺寸较大且为钙基和铝基化合物,空洞择优在夹杂物附近形核,微裂纹形核后、迅速长大并连接诱导脆断。韧断试样中缩孔群尺寸较大,导致基体不连续,服役中向外扩展长大,形成韧断。     

镁合金大压下轧制变形区内的微观组织变化

通过对定向凝固镁合金板材单道次大压下(50%)轧制变形区内微观组织形貌的观察,以及数值模拟得到的等效应变、静水压力、剪切应力在变形区内的分布情况,分析了镁合金变形机制与变形区内应力应变状态之间关系。实验结果表明:镁合金的变形机制随着剪切应力的增加而从以滑移为主逐渐转化为以孪生为主。随着静水压力的增大,孪晶变细,间距变小,静水压力阻碍了晶间变形。等效应变与孪生变形程度在变形区内的分布趋势一致。在厚度方向上,孪晶密度从表面到中心逐渐减小。     

多晶纯铝晶内局部变形组织分析

用显微硬度方法在晶粒尺度范围内对多晶纯铝进行了晶内塑性变形,研究了退火前后压痕周边变形组织形貌.实验发现,仅在退火后的压痕周边出现了不同形态的滑移带,在滑移带的区域发现有大量位错露头并在某些局部范围内呈有序排列状态的现象,同时观察到滑移带直接穿越晶内偏聚区界的现象.文中分析了没有在晶内压痕周边区域内发现再结晶现象的原因,讨论了退火温度及时间、压下量及晶粒取向等因素对滑移带形成的影响.研究表明,与整体变形方式不同,晶内变形方法可以更方便地研究多晶材料塑性变形及再结晶时的一些组织特点.     

Ⅰ型裂纹的连续位错模型

用连续位错分布模拟裂纹和裂尖塑性区，建立了中心对称有限长Ⅰ型裂纹的无位错区（ＤＦＺ）模型．对一个主裂纹和四个对称滑移带情形推导出基本方程．计算表明，随着外加应力的增大，位错密度增大，位错活动明显加剧，在滑移带，位错密度在紧接ＤＦＺ的塑性区中某点达最大，孔洞在此形成     

映像力对高纯铝自由表面附近位错组态的影响

采用分析位错映像力的方法研究了纯铝表层区域直螺、直刃位错所承受的滑移应力,理论上计算出映像应力作用下直螺、刃位错临界滑移距离和纯铝表层低位错密度区尺寸.讨论了直刃位错临界攀移距离和温度的关系,指出了表面上相对稳定的位错组态.