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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: 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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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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DOI：10.12074/202303.00572V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：采用原位电化学监测技术研究了SO42-对NiCu 低合金钢在除氧NaHCO3溶液浸泡过程中腐蚀行为的影响, 并利用XRD和SEM对浸泡后样品的锈层相结构和表面形貌进行了分析. 结果表明, 与纯NaHCO3溶液相比, SO42-的添加会在浸泡初期加速基体的腐蚀, 在后期抑制保护性腐蚀产物膜的生成, 促使腐蚀模式由未加入SO42-时的预钝化行为向活性溶解转变. 此外, SO42-与HCO3-浓度的升高均有助于Fe6(OH)12CO3 的生成. 样品表面腐蚀产物最终由a-FeOOH, Fe3O4 和Fe6(OH)12CO3构成, 表面形貌均以均匀腐蚀为主.
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关键词: Mg-1Zn-1Ca合金; 正挤压; 微观组织; SBF溶液; 腐蚀机理;
DOI：10.12074/202303.00581V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：通过合金化、均匀化热处理和正挤压制备Mg-1Zn-1Ca (质量分数, %)合金, 采用电化学方法、浸泡腐蚀法研究合金在人体模拟体液(SBF)中的腐蚀行为. 采用OM和SEM观察合金组织和腐蚀产物层形貌, 用SEM附带的EDS分析合金相成分和腐蚀产物成分, 采用Fourier 变换红外吸收光谱对腐蚀产物官能团进行结构分析, 结合XRD结果确定腐蚀产物的相组成. 结果表明, Mg-1Zn-1Ca合金由a-Mg, Mg2Ca和Ca2Mg6Zn3组成. 在SBF溶液中浸泡72 h 后, Mg-1Zn-1Ca合金的腐蚀产物为HA (Ca10(OH)2(PO4)6), CaCO3, MgCl2和Mg(OH)2. 在浸泡腐蚀过程中, 高活性的Mg2Ca 相作为阳极率先发生腐蚀, 从而对周围a-Mg基体起到一定保护作用, 而Ca2Mg6Zn3相活性最低, 加剧了a-Mg基体的腐蚀. 正挤压态合金耐蚀性能优于铸态合金的耐蚀性能.
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关键词: 缺口取向; 再结晶; 热疲劳; 定向凝固; 钴基高温合金;
DOI：10.12074/202303.00470V1
提交时间： 2023-03-19
摘要：在定向凝固钴基高温合金中采用V型缺口分别垂直和平行于凝固方向的板状热疲劳试样, 并在缺口位置预制再结晶组织, 研究了在最高温度为1000 ℃, 最低温度为室温的冷热循环下, 缺口取向和再结晶对定向凝固钴基高温合金热疲劳性能的影响. 结果表明, 缺口取向垂直于凝固方向时, 基体在应力作用下循环氧化开裂; 缺口平行于凝固方向时, 热疲劳性能下降, 裂纹沿枝晶间扩展. 再结晶降低定向凝固钴基高温合金的热疲劳性能, 再结晶晶界氧化开裂, 晶界析出的M23C6型碳化物氧化脱落后形成的孔洞加速了裂纹扩展; 连接枝晶间碳化物的再结晶晶界成为缺口平行于凝固方向时热疲劳裂纹的优先扩展通道.
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