新型超高强度Ti-20Zr-6.5Al-4V合金热变形行为及热加工图

采用Gleeble 3500热模拟实验机对Ti-20Zr-6.5Al-4V合金进行等温热压缩实验,研究该合金在变形温度为750～1 050℃和变形速率为10~0～10~(-3)s~(-1)条件下的热变形行为和热加工图。研究结果表明:在β单相区,低温高应变速率时,变形初期流变曲线会产生一个显著的应力降现象,随变形温度升高和应变速率降低,应力降现象逐渐消失;高温低应变速率时,流变曲线呈现出典型的动态再结晶特征;在α+β相区,高应变速率时,变形初期流变曲线也会产生一个显著的应力降;随着应变速率降低,应力降现象逐渐消失,流变曲线呈现出连续的流变软化现象;随着应变增大,Ti-20Zr-6.5Al-4V合金在α+β双相区的热变形激活能从414.2 k J/mol降到173.8 kJ/mol,而在β单相区的热变形激活能从123.5 kJ/mol降到95.2 kJ/mol;Ti-20Zr-6.5Al-4V合金最优热加工参数范围分别为750～830℃和10~(-3)～10~(-2) s~(-1)以及925～1 020℃和5.6×10~(-3)～1.2×10~(-1)s~(-1),最优热加工工艺参数组合为750oC和10~(-3)s~(-1)以及950oC,10~(-2)s~(-1)。     

焊接速度对双相钢激光焊接接头组织和性能的影响

为提高汽车车身用双相钢(DP钢)激光焊接构件在动态载荷下应用的可靠性,研究焊接速度对1.4 mm厚DP780钢脉冲激光焊接接头组织和不同应变速率下拉伸性能的影响规律.结果表明,不同激光焊接速度下DP780钢接头均存在熔合区硬化和外侧热影响区软化现象,随焊接速度增加,接头的软化程度降低.接头的强度随应变速率增加而增加,抗拉强度和断裂延伸率随焊接速度增加呈先增加后减少的趋势.当焊接速度为400 mm/min时,接头表面成形性好、熔深和熔宽适中、无焊接缺陷、外侧热影响区软化程度最低(软化率为9%),熔合区硬度适中,接头整体强度和塑性指标达到最佳值.     

焊缝对拼焊板纵向拉伸成形性能的影响规律

基于焊缝和母材应变相等的假设,推导出拼焊板纵向拉伸时平均延伸率与母材材料参数、焊缝材料参数及母材与焊缝初始宽度比之间的关系.在母材材料参数一定时,采用有限元方法分析了焊缝材料参数、初始宽度比对拼焊板纵向拉伸抗拉强度和平均延伸率的影响规律.结果表明,焊缝强度系数K对拼焊板纵向拉伸抗拉强度的影响较为显著,而对平均延伸率影响较小;焊缝硬化指数n对抗拉强度影响很小,对平均延伸率影响较大;初始宽度比对试件拉伸性能的影响存在一个敏感区域(0~20),当初始宽度比大于20时,拼焊板随其变化趋于平缓.     

不同应变率下流纹岩动态轴拉试验研究

岩石的破坏很大程度上取决于其抗拉强度.单轴直接拉伸试验是研究岩石动态力学性能的有效手段.流纹岩作为一种广泛存在的具有天然节理的岩石,研究其动态力学特性具有重要的工程意义.为研究流纹岩在地震荷载应变率范围内的力学性质,利用MTS322试验机对流纹岩在不同应变率(10~(-6)s~(-1)~10~(-3)s~(-1))范围内进行了动态轴向拉伸试验.试验结果表明在10-6s~(-1)~10~(-3)s~(-1)应变率范围内,流纹岩的抗拉强度随应变率提高有增大趋势,经过拟合可认为其抗拉强度提高系数与应变率提高系数的对数呈线性关系;岩石的弹性模量也随着应变速率的增加而增加,但增加幅度略小于峰值抗拉强度的增加幅度;峰值拉伸应变随应变率增大有增长的趋势,分布在110~130με;不同应变率下流纹岩轴拉应力-应变全曲线的形状有很好的相似性.     

非等强焊接接头的屈服载荷

焊接接头热影响区软化是TMCP钢不可避免的问题.为分析这种接头的承载能力,利用滑移线场的变形机制,考虑焊缝和热影响区的强度相对于母材的变化,以及它们的宽度相对于板厚的变化,给出了包含有焊缝、热影响区和母材的拉伸试样屈服载荷的计算方法.计算结果表明,热影响区的硬化或软化及其宽度对接头屈服载荷有直接的影响.热影响区软化的焊接接头承载能力可以通过提高焊缝强度来补偿.该分析方法适于TMCP钢焊接接头焊缝强度的初步设计.     

海冰在单轴压缩下的韧-脆转化机理及破坏模式

海冰的破坏模式在不同加载速率下呈现出韧-脆转化特征.为研究海冰的韧-脆转化机理,本文对渤海东北部海域的平整冰进行了现场单轴压缩试验.该试验采用的海冰为典型的h2型柱状冰,其盐度变化范围为5.5‰–7.4‰,试样温度在–15°C至–18.3°C之间.试验中对几何尺寸为50 mm×50 mm×107 mm的长方体试样施加垂直于生长方向的压缩载荷,由此得到海冰在不同加载速率下的单轴压缩强度.在试验过程中所采用的应变率区间为4.5×10~(–5)–7.5×10~(–3)s~(–1).由于在不同加载速率下海冰应变率的不同,海冰呈现出3种不同的破坏模式:在加载速率较低时,海冰强度随加载速率的提高而增大,海冰中裂纹尖端的应力集中通过蠕变作用释放而抑制了裂纹扩展,最终呈现为韧性破坏模式;当应变率在9×10~(–4)–5×10~(–3)s~(–1)区间时,海冰内部的裂纹能够沿主轴方向稳定生长并产生贯穿整个试样的主裂纹,形成劈裂破坏,海冰则呈现为韧-脆转化破坏;当加载速率较高时,海冰试样的裂纹尖端无法稳定生长而产生斜向裂纹并构成碎裂破坏,海冰则呈现为脆性破坏模式.以上试验结果还表明,每种破坏模式均有与之对应的强度-应变率关系,且海冰在不同应变率下的破坏模式决定了其单轴压缩强度特征,是其发生韧-脆转化的主导因素.此外,本文还对海冰在不同加载速率下等效弹性模量的变化规律进行了讨论分析.     

304不锈钢拉伸变形过程中的马氏体相变

通过单向拉伸实验,研究了304不锈钢在不同应变量及不同应变速率下的马氏体含量与力学性能之间的关系.结果表明:在室温下,当应变速率为3×10-3s-1时,该材料的屈服强度和抗拉强度分别为220及1 260MPa,延伸率为57%,变形后样品中的马氏体体积分数为55%;当应变速率增加到3×10-1s-1时,虽然该材料的屈服强度增至370MPa,但是抗拉强度下降至1 000MPa,延伸率则下降至42%,变形后样品中的马氏体体积分数下降至21%.上述结果说明,该304不锈钢的塑性变形能力与其中的马氏体体积分数密切相关,应变诱导马氏体相变是该钢种的主要变形机制.     

不等厚DP600与IF钢激光拼焊工艺和接头组织性能

针对DP600双相钢与无间隙原子钢(IF钢)的激光拼焊工艺,实验研究了不同工艺参数对焊缝形貌与尺寸的影响,测试分析了接头微观组织以及焊缝区各类组织、接头的显微硬度和拉伸性能.结果表明:较高激光功率与较低焊接速度组合易造成焊缝表面出现波动;激光功率和焊接速度对束腰形和漏斗形焊缝的宽度有不同影响趋势;焊缝组织由大部分多形态的铁素体和小部分多形态的贝氏体组成,焊缝硬度介于DP600钢侧热影响区和IF钢侧热影响区之间;接头拉伸试样均断裂在IF钢母材,接头的抗拉强度和断后延伸率约为IF钢母材的85%和61%.     

基于Zener-Hollomon参数的MoLa合金本构研究

采用Geeble1500型热模拟试验机对MoLa合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究在温度800~1 150℃、应变速率0.001~10 s~(-1)范围内的流变曲线特点及本构方程。结果表明,MoLa合金的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而减小,变形机制主要以动态回复软化为主,在应变速率为0.001 s~(-1)时,1 000~1 150℃变形温度下软化现象最为显著,其流变应力随应变的增加而降低;采用双曲正弦函数建立Mo La合金本构方程,其变形激活能为342.68 k J/mol,经过误差分析得出所建立的本构方程的相关系数和相对误差分别为0.9441和7.13%,能够较好地预测该合金的热变形行为。     

粗晶粒铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能

研究了具有较大晶粒尺寸铸轧态AZ31镁合金的高温拉伸性能。通过热处理获得晶粒尺寸d=27.8μm的板材,对不同试样,在温度分别为300,350,400,450℃恒温条件下,以10~(-3)s~(-1)和10~(-2)s~(-1)恒定拉伸速率对试样进行拉伸至失效实验。结果表明,粗晶粒AZ31镁合金在450℃和10~(-3)s~(-1)条件下达到最大的延伸率106.7%。拉伸试样断口形貌的分析表明,450℃时出现丝状物质是合金出现液态Zn的结果。少量的液相可以释放应力集中和协调此时的变形过程。与细晶粒铸轧态AZ31相比,在拉伸条件相同和晶粒尺寸不同的情况下,粗晶粒的塑形较低,其原因是晶界滑移在变形时所作贡献少。