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关键词: 塑性; 超细晶粒; 晶粒尺寸; 位错塞积; 位错源;
DOI：10.12074/202303.00607V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：以作者前期提出的位错塞积模型为基础, 结合断裂强度与晶粒尺寸的关系, 建立了晶粒细化导致超细晶粒钢总伸长率降低的临界晶粒尺寸的计算模型. 以晶粒尺寸从10 mm减小到0.2 mm为例, 计算结果表明, 钢的总塑性伸长率随着晶粒尺寸的减小首先呈现增加的趋势, 但是当晶粒尺寸减小到大约2.5 mm后, 随着晶粒尺寸的减小, 钢的总伸长率不仅不再增加, 反而出现了显著的降低, 这一结果较好地吻合了近期超细晶粒材料研究的实验现象. 本工作的研究说明, 导致超细晶粒钢伸长率降低的主要机制在于当晶粒细化到一定程度后, 晶界对位错源开动的阻力增大, 由此导致的可动位错数目显著降低使得应变量显著减少.
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关键词: TWIP钢; 晶体塑性; 多晶均匀化; 织构预测; 塑性变形;
DOI：10.12074/202303.00523V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：基于已建立的单晶体塑性模型, 建立了耦合孪生的孪生诱发塑性(TWIP)钢多晶体塑性模型, 该模型采用有限元多晶均匀化处理相邻晶粒间的几何协调和应力平衡条件, 获得了单晶体与多晶体状态变量的关系, 开发了基于ABAQUS/UMAT的计算程序. 采用EBSD研究了TWIP钢拉伸应变分别为0.27 和0.6 时的织构变化, 并对模型进行了应力应变及织构演化的验证. 用该本构模型分别建立了拉伸、压缩和扭转3 种简单加载条件下的有限元模型, 分析了不同变形条件下的宏观力学响应及织构演化规律. 结果表明: 拉伸变形过程中, 应变硬化现象和织构密度水平随应变增加而增强; 在压缩过程中,织构类型随应变增加而发生变化, 但是织构密度水平基本不变; 而在扭转过程中, 当扭转应变较小时, 基本无织构形成, 随着应变增加, 织构逐渐显现出来, 这是因为变形较小时, 圆柱沿径向方向内部变形量较小, 故织构不明显.
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关键词: DP600 钢板; 滞后回弹; 蠕变回弹; Kelvin模型;
DOI：10.12074/202303.00541V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：通过加载不同预应变和保压时间获得了DP600 钢板的室温滞后回弹响应. 基于黏弹性理论, 采用309 MPa恒应力室温蠕变实验, 获得了预测滞后回弹过程的蠕变柔量函数. 基于DP600 钢板室温弹性和塑性加载响应, 修正了线黏弹性本构方程的积分下限, 将柔量函数与修正的应力率函数进行卷积, 获得了影响滞后回弹过程的加载历史效应. 再将加载历史应变波形与卸载脉冲叠加, 获得不同预变形量的滞后回弹应变预测值. 结果表明, 滞后回弹初期应变率较高, 之后应变率逐渐降低; 随着预应变的增加, 滞后回弹应变的绝对值逐渐递增, 并且滞后回弹占总回弹比例逐渐增加; 滞后回弹预测方向与瞬时回弹方向相同, 与加载方向相反; 相同时间段内, 蠕变回弹应变比滞后回弹应变明显降低, 与滞后回弹实验相比, 蠕变恒应力与蠕变回弹应变的比值随预应变的变化规律呈现出良好的线性关系; 基于黏弹性理论的修正模型所得到的预测值接近实验测量值, 并能够较好地反映实验变化规律.
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关键词: 氧化物弥散强化钢; 显微组织; 组织稳定性; Y2O3;
DOI：10.12074/202303.00622V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用机械合金化方法制备添加0.3%Y2O3的CLAM钢混合粉末, 利用热等静压技术固化成型, 制备出致密度高达98.7%的ODS-CLAM钢. 利用二次电子成像、电子探针、XRD技术研究球磨后CLAM钢合金粉末形貌、合金元素分布、晶格畸变, 确定ODS-CLAM钢混合粉末的最佳球磨工艺为: 球磨时间50 h, 球料比10∶1, 球磨介质直径6 mm的硬质钢球, 球磨气氛Ar. 依据此工艺制备出的ODS-CLAM钢的高温组织稳定性较好, 在1200 ℃固溶60 min 后, 其晶粒尺寸并未明显长大,板条细小, 且Y2O3颗粒仍稳定存在于基体中.
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关键词: FV520B钢; 固有耗散; 高周疲劳; 微结构运动;
DOI：10.12074/202303.00475V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：基于固有耗散理论和计算模型, 对FV520B钢的高周疲劳性能进行了较为系统的实验研究. 结果表明, 随着施加的交变应力幅的增大, FV520B钢的固有耗散也不断增大. 其变化规律的拐点对应于固有耗散产生机制的转变, 从单纯地由材料微结构的可逆运动(位错线在强钉扎点之间的摆动)引起, 到由材料微结构的可逆运动和不可逆运动(永久滑移的产生、强钉扎点的脱钉以及位错的增殖)共同引起. 并且, 固有耗散拐点的应力幅值就是导致材料疲劳损伤累积的临界应力幅值, 即疲劳极限. 另外, 实验还表明, FV520B钢在等幅交变应力下具有相对稳定的损伤演化速率, 且损伤演化速率由应力幅值决定, 与加载次序无关; 每一周加载造成的疲劳损伤也不受加载频率的影响. 当FV520B钢在疲劳过程中累积的与微结构不可逆演化相关的固有耗散部分达到一个临界值时, 材料即发生疲劳断裂, 且这个临界值是一个与加载历史无关的材料常数.
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关键词: Ti/TiN 多层膜; 磁控溅射; 循环周期; 组织结构; 磨损性能;
DOI：10.12074/202303.00520V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用固定Ti 间隔层厚度, 改变TiN 层厚度的方法在Ti6Al4V合金表面制备Ti/TiN 多层膜, 研究循环周期对Ti/TiN 多层膜的相结构、形貌特征、结合力、硬度和在模拟人体液中摩擦磨损行为的影响. 结果表明, 与TiN 单层膜相比, Ti/TiN 多层膜中TiN 由(111)择优取向转变为(200)择优取向, 多层膜表面粗糙度、硬度和结合力得到显著改善. 增加循环周期降低Ti/TiN 多层膜表面硬度, 但有利于提高结合强度. 多层Ti/TiN 膜的强韧化主要来自于TiN 层的细晶强化和界面共格强化效应.当TiN 与Ti 层厚度比为30, 循环周期为3 时, Ti/TiN 多层膜具有良好的综合性能, 硬度为15.8 GPa, 结合强度为50 N, 摩擦系数为0.35, 体积磨损率低于4.0×10-6mm3/ (N·m).
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DOI：10.12074/202303.00614V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：考虑熔滴和小孔对熔池的影响, 建立了基于FLUENT软件的激光+熔化极电弧(GMAW)复合热源焊三维瞬态熔池流体流动数值分析模型. 利用双椭球体热源描述电弧热输入, 将激光热输入视为热流峰值可调节的双曲线旋转体热源, 其热源分布参数通过简化的小孔形状尺寸模型确定; 将熔滴过渡过程视为从熔池上部特定区域流入熔池高温液态金属的过程, 并通过建立液态金属流速对时间的周期函数表征熔滴过渡频率; 将小孔视为由激光致蒸汽反作用力引起的熔池表面变形, 以简化计算过程, 重点考虑小孔的存在对熔池流体流态的主要影响. 利用所建模型对不同焊接条件下的激光+GMAW复合热源焊小孔形态、熔池流体流动和温度场进行模拟计算, 分析了激光+GMAW复合热源焊流场特征, 探讨了激光功率对复合焊熔池动态行为的影响规律. 结果表明, 在1 m/min 焊速条件下, GMAW焊(激光功率为0 W)出现驼峰缺陷; 当激光功率为500 W时, 驼峰缺陷消失, 但熔池中无小孔产生, 且流体流动模式与GMAW焊相近; 而当激光功率增至2000 W, 熔池中出现小孔, 使得流体流动模式更为复杂. 将焊缝横断面形状尺寸的计算结果与实验结果进行比较, 2 者吻合较好, 从而证明了模型的准确性和适用性.
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关键词: 11Cr 铁素体不锈钢; 双环电化学动电位再活化法; 晶间腐蚀; M23C6;
DOI：10.12074/202303.00542V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：利用TEM, EDS和SAED等分析方法, 研究了11Cr 铁素体不锈钢409L在600 ℃敏化下析出物特性, 并将双环电化学动电位再活化法(DL-EPR)用于评价409L钢的晶间腐蚀敏感性, 通过研究DL-EPR的扫描速率、介质成分、介质温度对测试结果的影响, 对该方法进行了优化, 并用该优化法研究了敏化处理对409L钢晶间腐蚀敏感性的影响. 结果表明, 敏化的409L钢发生晶间腐蚀是由于M23C6沿晶界析出. 在最优化条件下, DL-EPR法能定量评价409L钢的晶间腐蚀敏感性且具有良好的重复性. 随敏化处理时间延长, 沿晶界析出的M23C6增多, 晶间腐蚀敏感性也随之增强.
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DOI：10.12074/202303.00639V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：本文简要综述了近年来国内外关于梯度纳米结构材料的研究进展, 包括梯度纳米结构的分类, 梯度纳米结构材料的主要性能特点及制备加工技术. 对梯度纳米结构材料面临的一些基础科学问题和工业应用探索进行了讨论和展望.
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关键词: 热自压连接; 热应力-应变过程; 束流功率; 显微组织; 力学性能;
DOI：10.12074/202303.00567V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：以电子束为热源, 采用不同的束流功率对TC4 钛合金进行刚性拘束热自压连接, 测试分析了连接接头界面焊合质量、组织和力学性能. 同时, 在实验基础上对刚性拘束热自压连接热应力应变过程进行有限元数值分析, 实验研究和数值模拟相结合分析了束流功率对连接接头界面焊合质量以及组织和性能的影响规律. 结果表明, 束流功率增加, 加热温度、高温区停留时间、高温区体积以及界面金属压缩塑性变形随之增加, 促进界面两侧原子扩散, 界面焊合质量提高. 束流功率显著影响连接接头组织, 小束流功率加热时能获得组织均匀的连接接头, 大束流功率加热时, 界面加热区产生针状a 相, 且a/a相界取向差主要位于59.85°附近, 呈现出在同一b 相晶粒内部产生的特点. 连接接头的力学性能受界面焊合率和加热区组织共同影响, 束流较小时, 界面未焊合缺陷多, 结合强度低; 束流较大时, 加热区发生显著组织转变, 晶粒粗大, 接头塑性差.束流功率为330W时, 接头组织均匀且界面焊合质量好, 获得综合力学性能优异的连接接头.
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