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高性能纤维的压缩变形行为

纺织导报 1999年第1期 12-14页

作者：张宇峰肖长发天津纺织工学院

以４种高性能纤维为例，探讨了高性能纤维的轴向压缩变形行为和机理。

关键词：高性能纤维轴向压缩变形带压缩变形行为

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块体非晶合金压缩变形研究进展

功能材料 2014年第4期45卷 1-8页

作者：李明刘新才潘晶鲁贻虎宁波大学材料科学与化学工程学院宁波市新型功能材料及其制备科学实验室省部共建国家重点实验室培育基地浙江宁波315211 宁波大学理学院浙江宁波315211

在约化压缩变形温度t=Tg／Tg为77K／Tg≤tr〈trel、tr≤tr〈trc2和trc2≤tr〈Tx／Tg时，一般块体非晶合金的压缩变形行为分别对应不均匀脆性断裂、非牛顿流变和牛顿流变；当应变速率约为10S时，临界约化压缩变形温度trcl在0．839～0．92... 详细信息

在约化压缩变形温度t=Tg／Tg为77K／Tg≤tr〈trel、tr≤tr〈trc2和trc2≤tr〈Tx／Tg时，一般块体非晶合金的压缩变形行为分别对应不均匀脆性断裂、非牛顿流变和牛顿流变；当应变速率约为10S时，临界约化压缩变形温度trcl在0．839～0．920之间，trc2=1．011；随着应变速率的降低，块体非晶合金由不均匀的脆性断裂转变为非牛顿流变的frcl、由非牛顿流变转变为牛顿流变的trc2均降低。低tr压缩变形试样表面的剪切带特征明显，但高t，压编变形由于均匀变形和热影响作用使剪切带不明显，且块体非晶合金的塑性随剪切带数量的增加而提高；随着tr的升高，块体非晶合金的断口显微组织演化过程分别为复杂不均匀的脉状纹络、较均匀的脉状纹络、熔滴状和岩浆流状组织。另外在极低约化压缩温度tr下Ni60Pd20P17B3和Ti40Zr25Ni3Cu12Be20块体非晶合金表现出非牛顿流变行为。非晶在一定温度的压缩变形会导致部分或所有非晶纳米晶化。

关键词：块体非晶合金约化压缩变形温度压缩变形行为断口显微组织纳米晶

Compressive deformation behavior and energy absorption characteristic of aluminum foam with elastic filler

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中国有色金属学会会刊：英文版 2004年第5期14卷 928-933页

作者：程和法黄笑梅薛国宪李剑荣韩福生 School of Material Science and Engineering Hefei University of Technology Hefei 230009 China CAS Key Laboratory of Mechanical Behavior and Design of Materials University of Science and Technology of China Hefei 230031 China Laboratory of Internal Friction and Defects in Solids Institute of Solid State PhysicsChinese Academy of Sciences Hefei 230031 China

An open-cell aluminum foam filled with silicate rubber (AFFSR) was fabricated by infiltration of the liquid silicate rubber into the open-cell aluminum foam. The experiments were carried out to investigate the compressive behavior and energy absorption characteristics of the material. It is found that the stress—strain response of the AFFSR exhibits five regions including two plateau regimes, which is quite different from the stress—strain curves of many unfilled metallic foams that usually exhibit three distinct regions. The plastic deformation of the AFFSR is prolonged because of the filled silicate rubber, compared with the aluminum foam without such a filler. The AFFSR also exhibits a higher energy capacity than the aluminum foam without filler. Additionally, for the prolonged plateau region in the stress—strain curve, the energy absorption efficiency of the AFFSR maintains a high level (above 0.6) over a wide strain range from 3% to 60%.

关键词：压缩变形行为能量吸收特征弹性填料铝泡沫材料轻金属

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硬质合金热机械腐蚀疲劳性能的研究

硬质合金热机械腐蚀疲劳性能的研究

作者：徐盛乾湖南大学

学位级别：硕士

硬质合金被称为工业的牙齿，是现代工业部门和新技术领域不可缺少的工具材料和结构材料。硬质合金材料在服役条件下往往要承受循环应力、高温、腐蚀等复杂的环境，疲劳是这类硬质合金断裂的主要原因，其疲劳断裂过程往往涉及到多种疲劳... 详细信息

硬质合金被称为工业的牙齿，是现代工业部门和新技术领域不可缺少的工具材料和结构材料。硬质合金材料在服役条件下往往要承受循环应力、高温、腐蚀等复杂的环境，疲劳是这类硬质合金断裂的主要原因，其疲劳断裂过程往往涉及到多种疲劳断裂机制的共同作用。目前国内外对于硬质合金疲劳性能的研究还相对滞后，对于真正反应硬质合金实际使用状况的多种疲劳机制耦合作用的研究则更少。本文以YGH60、YGR60、YGH30、YGR30四种硬质合金为实验材料，对硬质合金室温和550℃的压缩变形行为和热机械腐蚀疲劳性能进行了研究。研究了温度、粘结剂含量和粘结剂成分对压缩变形行为的影响以及腐蚀介质pH值、粘结剂含量和成分对热机械腐蚀疲劳性能的影响。到了以下的结论：（1）硬质合金在室温和550℃压缩载荷下呈现脆性断裂的曲线特征，无明显的屈服平台，其变形过程可以分为四个过程，分别对应弹性变形、WC晶界的断裂、WC-粘结剂界面的断裂、粘结相的塑性变形。（2）温度以及粘结剂成分和含量都会对硬质合金的压缩变形行为产生显著的影响：与室温相比，550℃时，四种硬质合金的弹性模量都会有所下降，抗压强度会也会下降，而压缩率则会增加;在室温和550℃时，粘结剂含量的升高会导致弹性模量的下降和强度的下降，而压缩率则会升高;粘结剂成分随着粘结剂含量的增加对于硬质合金的弹性模量的影响越来越显著，在室温和550℃时，WC-CoNiCr系列硬质合金的抗压强度都低于WC-Co合金，但是其压缩率却都大于WC-Co合金。（3）腐蚀介质pH值对于硬质合金热机械疲劳性能的影响因粘结剂含量而异：WC-CoNiCr硬质合金YGR60的热机械腐蚀疲劳性能会显著的受到腐蚀介质pH值的影响，酸性腐蚀介质作用下，其热机械疲劳性能最差，中性介质和碱性介质作用下的热机械腐蚀疲劳性能差异不大。而WC-Co硬质合金YGH60、YGH30的热机械腐蚀性能受pH值的影响较小。（4）粘结剂含量和成分对于硬质合金热机械腐蚀疲劳性能的影响如下：YGR60比YGH60的热机械疲劳性能好。低Co含量的WC-Co硬质合金YGH30的热机械疲劳性能要好于高Co含量的WC-Co硬质合金YGH60。

关键词：硬质合金热-机械-腐蚀疲劳压缩变形行为

6061折弯铝丝金属多孔材料的制备及压缩变形的研究

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6061折弯铝丝金属多孔材料的制备及压缩变形的研究

作者：张予昕广东工业大学

学位级别：硕士

由于金属纤维/丝形成孔隙的三维贯通空间孔隙复合材料就是我们所说的金属纤维/丝多孔材料,它的最大特点就是有较多独特的孔隙结构并兼具机械性能,尤其是以高强度、成本低、易获得的金属丝为原材料的多孔材料存在着巨大的研究开发价值。... 详细信息

由于金属纤维/丝形成孔隙的三维贯通空间孔隙复合材料就是我们所说的金属纤维/丝多孔材料,它的最大特点就是有较多独特的孔隙结构并兼具机械性能,尤其是以高强度、成本低、易获得的金属丝为原材料的多孔材料存在着巨大的研究开发价值。如金属丝类的多孔材料中,三维编织类和缠绕丝类的多孔材料虽然都有很高的强度,可以保证一体化结构功能的实现,但如果将其在抗冲击和减振及吸能等方面进行应用,却仍然无法作承载的主结构直接使用。为了使用容易获取的原材料制备出一种可以实现量产,并且制备工艺又比较容易,生产出轻质刚性且强度很高的减振金属丝多孔材料,本文研究课题是在现有的基础上,探讨出一种利用折弯丝制作出的新型金属多孔材料,运用静态力学的实验开展了针对多孔金属材料的力学结构及力学行为的深度研究,并且研制出这种新型多孔金属材料的制造方法。该论文主要对新型折弯丝制备金属多孔材料的工艺进行简要的介绍,利用弹簧机短切6061铝合金丝获得短边长度介于5～10 mm,长边长度介于10～15 mm,过渡圆弧直径为2 mm,丝径为0.15 mm和0.20 mm,与之前不同的新形状的折弯丝作为再次加工的原材料,然后用冷压成型的制备方法,制作成折弯丝多孔材料基础坯体,再置于真空高温环境中固相烧结从而得到孔隙率在60～80%之间的新型折弯丝多孔材料。这种材料的结构呈现出孔洞分布随机且三维空间立体复合贯通的特点。而折弯丝又很容易进行大批量的生产,如此就为减低成本和规模化生产折弯丝多孔金属材料提供了更多的原材料储备。采用气体置换法研究了制备工艺参数（丝径、结构尺寸）、烧结工艺参数（烧结温度、烧结时间）对多孔材料孔径及分布的影响。通过准静态单轴压缩试验,开展折弯丝金属多孔材料性能和力学行为方面的研究,并经实验取得有关工艺的参数,如结构尺寸和丝径等、烧结的温度、烧结的时间等烧结工艺的参数及孔隙率对该种材料的力学性能产生的影响。在孔隙率相同条件下,丝径越细,结构尺寸越小,在单位体积内多孔材料的丝骨架构就越发密集,孔径平均越小且分布的范围也越窄。通过研究发现制备工艺参数对压缩性能的影响为:材料的丝径和结构尺寸越小,其压缩强度越高。烧结温度升高和烧结时间延长,促进多孔材料中烧结颈长大和新生,平均孔径缩小,孔径分布越窄且均匀。对材料的压缩性能的影响为:提高烧结温度和延长烧结时间能够一定程度上提高材料的压缩强度。反观孔隙率的变化对6061折弯铝丝金属多孔材料的压缩性能呈现规律性的影响,即随着孔隙率的降低,折弯丝金属多孔材料的压缩强度明显增强。通过研究发现,孔隙率的变化对6061折弯铝丝金属多孔材料的压缩性能的影响要比制备工艺和烧结工艺对其材料压缩性能的影响要尤为显著。通过对不同孔隙率折弯丝金属多孔材料试样的准静态压缩实验所得数据证明,该种材料呈现出非常典型的三个阶段的应力到应变的行为变化,也就是从最初的非线性弹性变形阶段逐渐转向伪平台阶段、密实化阶段。弹性模量和压缩折服的强度全部随着折弯丝金属多孔材料的孔隙率不断增加而降低;而且在孔隙率和屈服强度间基本吻合一定的本构关系。在相同的应变条件下,折弯丝金属多孔材料的能量吸收能力随着孔隙率的增大而降低。能量吸收效率均随应变量的逐渐增加而发生先增大之后再下降的势头,随着孔隙率的不断增大其峰值也呈下降趋势,但峰值出现的过程应变也同时随孔隙率的不断增大而继续增大。通过压缩变形过程可以发现,折弯丝金属多孔材料在压缩变形时试样体积发生了改变。通过对压缩实验数据的拟合,得到压缩变形时的应变与试样体积之间符合一定的本构关系。

关键词：折弯丝金属多孔材料真空固相烧结孔径分布压缩变形行为

Co及Nb添加对Cu-Zr-Al非晶复合材料微观组织及力学性能影响

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Co及Nb添加对Cu-Zr-Al非晶复合材料微观组织及力学性能影响

作者：尚秉纲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文以不同Co和Nb添加量的Cu48-xZr48Al4Co/Nbx非晶合金及其复合材料为研究对象,通过电弧熔炼-铜模吸铸法,制备了各成分的阶梯试样,并主要选取其中直径3mm的样品分析了不同Co和Nb添加量对Cu48-xZr48Al4Co/Nbx非晶合金及其复合材料微观... 详细信息

本文以不同Co和Nb添加量的Cu48-xZr48Al4Co/Nbx非晶合金及其复合材料为研究对象,通过电弧熔炼-铜模吸铸法,制备了各成分的阶梯试样,并主要选取其中直径3mm的样品分析了不同Co和Nb添加量对Cu48-xZr48Al4Co/Nbx非晶合金及其复合材料微观组织结构、晶化程度和压缩变形行为及纳米压痕行为的影响。通过光学显微、X射线衍射和透射电子显微分析了不同Co和Nb添加量对Cu48-xZr48Al4Co/Nbx非晶合金及其复合材料显微组织结构的影响;研究发现,Co和Nb的添加都能提高合金的有序度,并在10nm左右的区域析出纳米晶。通过差示扫描量热(DSC)分析,研究了Co和Nb添加对合金晶化程度的影响。研究表明,随着Co和Nb含量的提高,合金晶化体积分数升高。Co和Nb添加对合金的晶化激活能影响不大,进而确定了Co和Nb促进合金晶化的微观机制是控制结晶相长大。但是Co和Nb含量的提高会减小合金的过冷液相温度区间,从而降低合金的热稳定性,最终降低了合金的玻璃形成能力,促进合金中晶体相的形成。通过对非晶合金及其复合材料室温压缩变形行为研究,发现非晶合金中原位析出的晶体相能够提高合金的压缩变形塑性,并且在具有较大塑性变形能力的合金扫描断口侧表面上发现了大量的交叉剪切带,分析得到合金塑性提高的机制是晶体相诱发剪切带由单一局域的扩展转变为协同均匀的扩展,相应的应力-工程应变曲线上发现了对应于剪切带形核与扩展的锯齿流变现象;其中Co和Nb添加量分别为0.5%和3.7%时合金的压缩塑性最大,最大随性变形量分别为11%和4%;合金在塑性变形过程中表现出应变硬化,表明合金具有较好的塑性变形稳定性。讨论了直径2mm的非晶合金及其复合材料压缩变形行为,发现发现没有Co和Nb添加的直径2mm合金试样相比直径3mm合金试样,表现出一定程度的压缩塑性。Co和Nb添加对直径2mm的合金压缩塑性的影响类似于直径3mm的试样,即随着添加量的增加,压缩塑性先提高后降低。通过对Co添加量0.5%和Nb添加量3%非晶复合材料的非晶基体及其晶化相的纳米压痕分析,发现非晶基体在加载过程中发生了类似于压缩塑性变形过程的锯齿流变现象;另外,在实验过程中发现在保压阶段合金发生了蠕变现象,即非线性的不稳定蠕变和线性的稳定蠕变;稳态蠕变阶段的应力指数随着保压载荷水平的提高而增大,说明高载荷水平下合金的稳定性较低;根据测试结果,发现非晶相比晶体相有更高的硬度和弹性模量,且硬度和弹性模量大小受到加载条件的影响,高载荷水平下合金表现出更高的硬度和弹性模量值。

关键词： Cu-Zr非晶复合材料微观组织压缩变形行为