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Al-Nb-B细化纯镁原位拉伸变形机制及其断裂机理

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中国有色金属学报 2021年第8期31卷 2081-2090页

作者：武昌赵天亮许晋罗群李谦上海大学材料基因组工程研究院上海200444 上海大学材料科学与工程学院上海200444 上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200444

以纯镁为细化对象,研究Al-2.8Nb-0.3B(中间合金)作为晶粒细化剂对铸态纯镁微观组织、拉伸变形及断裂行为的影响。结果表明:随着中间合金的添加量由0增加至7.14%,晶粒由毫米级的柱状晶细化至平均直径约196μm的等轴晶,最大拉伸应力由53.8... 详细信息

以纯镁为细化对象,研究Al-2.8Nb-0.3B(中间合金)作为晶粒细化剂对铸态纯镁微观组织、拉伸变形及断裂行为的影响。结果表明:随着中间合金的添加量由0增加至7.14%,晶粒由毫米级的柱状晶细化至平均直径约196μm的等轴晶,最大拉伸应力由53.8 MPa提升至185.4 MPa,滑移线的平均间距由17.9μm减至1.3μm。纯镁经7.14%中间合金细化后的拉伸断裂过程与细化前的存在显著区别:细化前,晶粒内部首先产生滑移线,随后裂纹在最深的滑移台阶处萌生、扩展,并最终断裂;细化后,晶粒内部同样先产生滑移线,但随后裂纹沿晶界处的第二相β-Mg_(17)Al_(12)_萌生裂纹和扩展,直至最终断裂。纯镁经7.14%中间合金细化后,合金发生显著的细晶强化,但细化后合金晶界处形成数十微米的β-Mg_(17)Al_(12)_相,降低了合金的延展性。

关键词：纯镁 Al-Nb-B细化剂微观组织原位拉伸断裂机理

钛/铝激光熔钎焊接头原位TEM拉伸断裂行为

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焊接学报 2021年第11期42卷 22-28,I0002页

作者：陈曦姜楠毕江姜梦梁静伟林三宝哈尔滨工业大学机械工程博士后流动站哈尔滨150001 哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点试验室哈尔滨150001 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点试验室秦皇岛066004

对于钛/铝异种金属熔钎焊接头,钛合金侧界面金属间化合物层的形态、厚度对接头力学性能存在显著影响.传统微观组织表征+宏观力学性能测试的方法无法直观获得纳米尺度下裂纹的萌生及扩展过程.基于此,采用原位TEM表征技术,对钛/铝熔钎焊... 详细信息

对于钛/铝异种金属熔钎焊接头,钛合金侧界面金属间化合物层的形态、厚度对接头力学性能存在显著影响.传统微观组织表征+宏观力学性能测试的方法无法直观获得纳米尺度下裂纹的萌生及扩展过程.基于此,采用原位TEM表征技术,对钛/铝熔钎焊接头界面金属间化合物层处的拉伸断裂行为展开研究,阐明界面金属间化合物层对接头力学性能的影响规律.结果表明,金属间化合物层物相主要以TiAl相和TiAl_(3)相为主,在原位TEM拉伸过程中,焊缝熔合区铝合金晶粒内部容易发生位错塞积,裂纹倾向于在位错塞积处萌生扩展.界面层不是拉伸试样的薄弱区,试样倾向于在焊缝熔合区或钛合金侧发生断裂.

关键词：激光焊异种材料金属间化合物原位拉伸断裂行为

Mar-M247合金高温拉伸断裂机制的原位研究

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稀有金属材料与工程 2023年第10期52卷 3442-3451页

作者：刘浩隋永枫余沛坰刘艳领赵新宝王晋张跃飞岳全召谷月峰张泽浙江大学材料科学与工程学院浙江杭州310027 杭州汽轮动力集团股份有限公司先进动力研究院浙江杭州310022 浙江大学工程师学院浙江杭州310027

利用原位高温拉伸台在扫描电镜中研究了镍基铸造高温合金Mar-M247在室温、400与760℃拉伸过程中的动态组织演变和断裂机制。原位测试结果表明,在室温到760℃范围内,Mar-M247合金的屈服强度与抗拉强度随温度的升高略有下降,拉伸塑性略有... 详细信息

利用原位高温拉伸台在扫描电镜中研究了镍基铸造高温合金Mar-M247在室温、400与760℃拉伸过程中的动态组织演变和断裂机制。原位测试结果表明,在室温到760℃范围内,Mar-M247合金的屈服强度与抗拉强度随温度的升高略有下降,拉伸塑性略有提高。室温原位拉伸过程中,并没有出现滑移带;400和760℃原位拉伸时,只在样品断口附近存在少量的滑移带。随拉伸温度的提高,合金的断裂机制并无明显变化,均表现为韧性穿晶断裂。合金的微裂纹主要来源于变形过程中碳化物的破裂,晶内与晶界都存在因碳化物破裂而形成的微裂纹。

关键词： Mar-M247合金原位拉伸组织演变断裂机制

拉伸变形Al-Si合金中Si颗粒相对于晶粒旋转的原位证据

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第6期33卷 1655-1664页

作者：肖遥兰新月鲁强杜勇李凯中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 中南大学轻质高强结构材料国防重点实验室长沙410083 中南大学高等研究中心长沙410083

为确定Si颗粒在拉伸变形过程中是否相对于基体晶粒发生旋转,采用原位拉伸扫描电子显微镜(SEM)和离位背散射电子衍射(EBSD)相结合的方法,研究Al-Si合金在拉伸变形过程中Si颗粒旋转与晶粒旋转之间的关系。通过对比晶粒的EBSD三维取向的平... 详细信息

为确定Si颗粒在拉伸变形过程中是否相对于基体晶粒发生旋转,采用原位拉伸扫描电子显微镜(SEM)和离位背散射电子衍射(EBSD)相结合的方法,研究Al-Si合金在拉伸变形过程中Si颗粒旋转与晶粒旋转之间的关系。通过对比晶粒的EBSD三维取向的平面投影信息与Si颗粒的原位SEM信息,发现Si颗粒在样品表面的平面上具有明显的相对旋转。此外,根据EBSD数据的中心点平均取向差(KAM)分析,发现Si颗粒的较大相对旋转会引入更高密度的几何必需位错(GND),这会在颗粒附近的基体中产生较强的加工硬化效应。总之,Si颗粒的相对旋转度越大,加工硬化效果越强。

关键词： Al-Si合金相对旋转几何必需位错原位拉伸塑性变形加工硬化效应

应变对车用挤压态Mg-4Zn-1.2Y合金原位拉伸组织演变的影响

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锻压技术 2022年第9期47卷 245-249页

作者：杨敬江张明李刚杭州职业技术学院吉利汽车学院浙江杭州310018 浙江工业大学机械学院浙江杭州310018 浙江吉利汽车制造有限公司浙江杭州310018

综合运用原位电子背散射衍射和微拉伸测试方法,对车轻量化用Mg-4Zn-1.2Y合金进行了测试,并分析了应变对合金原位拉伸组织演变的影响。研究结果表明:原位拉伸测试得到的试样的拉伸强度达到218 MPa,伸长率为25.3%,在应变为26%时,试样断裂... 详细信息

综合运用原位电子背散射衍射和微拉伸测试方法,对车轻量化用Mg-4Zn-1.2Y合金进行了测试,并分析了应变对合金原位拉伸组织演变的影响。研究结果表明:原位拉伸测试得到的试样的拉伸强度达到218 MPa,伸长率为25.3%,在应变为26%时,试样断裂。随着拉伸应变程度的增加,合金产生了更多裂纹,裂纹尺寸也增加。拉伸过程中产生的孪晶可以对晶粒变形发挥一定的协调作用,从而消除应力集中的现象,避免晶体组织开裂。初始拉伸试样的晶粒取向角在0°~50°范围内时,晶粒取向角的数量分布表现为接近正态分布的特征,晶粒取向角主要位于20°~30°之间;应变达到20%时,20°~30°之间的取向角占比已经超过10%。15%原位拉伸应变下,Mg-4Zn-1.2Y合金产生的孪生对晶粒取向起到良好的调节作用。

关键词：镁合金原位拉伸组织演变应变微裂纹

基于FEM-DEM的钴基合金原位拉伸断裂行为有限元分析

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材料导报 2022年第S02期36卷 384-388页

作者：温俊霞曹睿王铁军车洪艳董浩张海燕兰州理工大学有色金属先进加工与再利用省部共建国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 柳州职业技术学院机电工程学院广西柳州545006 安泰科技股份有限公司北京100081

本工作对热等静压制备的钴基高温合金进行原位拉伸试验发现,在原位拉伸过程中碳化物相优先开裂。利用Voronoi方法生成与原材料相似的微结构代表性单元,引入内聚力模型(Cohesive zone model,CZM)模拟碳化物与基体之间的扩散层,对钴基合... 详细信息

本工作对热等静压制备的钴基高温合金进行原位拉伸试验发现,在原位拉伸过程中碳化物相优先开裂。利用Voronoi方法生成与原材料相似的微结构代表性单元,引入内聚力模型(Cohesive zone model,CZM)模拟碳化物与基体之间的扩散层,对钴基合金的原位拉伸过程进行有限元仿真和模拟,就碳化物的大小和扩散层的强度对拉伸性能的影响进行分析。结果表明,钴基合金原位拉伸过程中最大应力分布在碳化物相上,因此碳化物相优先开裂;减少碳化物的比例或者减小碳化物的尺寸,材料整体强度变化不明显,但是材料整体拉伸应变略有增加。内聚力单元强度的增加或者减小对材料整体力学性能有显著的影响。增加碳化物与基体之间界面结合强度是今后进行合金微结构优化的理论依据。

关键词：钴基合金原位拉伸内聚力模型断裂行为有限元分析

Mn变质的A380铝合金富铁相原位拉伸变形行为及断裂机理研究

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热加工工艺 2023年第24期52卷 38-44页

作者：周佳宇项肇张栗颖吴开阳海军装备部驻武汉地区军事代表局驻九江地区军事代表室江西瑞昌332209

铝合金中不同富铁相对力学性能的影响一直是研究热点,但原位分析不同富铁相在受力过程中的变形行为则较为空白。使用0.5wt%Mn变质了A380铝合金,得到了鱼骨状α-Fe、块状α-Fe以及针状β-Fe共存的A380-0.5Mn合金。通过原位拉伸结合DIC(... 详细信息

铝合金中不同富铁相对力学性能的影响一直是研究热点,但原位分析不同富铁相在受力过程中的变形行为则较为空白。使用0.5wt%Mn变质了A380铝合金,得到了鱼骨状α-Fe、块状α-Fe以及针状β-Fe共存的A380-0.5Mn合金。通过原位拉伸结合DIC(数字图像相关法)分析研究其受力过程中的组织变形行为,并结合断口分析总结了不同富铁相的变形机理。结果表明,鱼骨状α-Fe及周围基体均存在较小应变,位错运动为切过机制,可提高强塑性。块状α-Fe无明显应变,周围存在微应变,位错运动为绕过机制,可提高强度。平行拉伸方向的针状β-Fe及周围基体均存在较大应变,受力产生内部微裂纹,形成的新相界恶化性能;垂直拉伸方向的针状β-Fe应变较小,周围基体均存在较大应变,是由于位错塞积,产生应力集中导致开裂。

关键词：富铁相原位拉伸变形行为断裂机理

原位拉伸法研究GH3625合金退火孪晶界稳定性及断裂行为

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稀有金属材料与工程 2021年第4期50卷 1311-1317页

作者：陈建军丁雨田王琨马元俊王兴茂闫康兰州理工大学材料科学与工程学院省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050

孪晶界作为低能稳定界面易在低层错能金属中被调控而成为近年来研究的热点。固溶态GH3625合金组织中含有大量退火孪晶组织。本实验采用室温原位拉伸结合扫描电子显微镜(SEM)观察和能谱(EDS)分析的方法研究了固溶态GH3625合金中孪晶组织... 详细信息

孪晶界作为低能稳定界面易在低层错能金属中被调控而成为近年来研究的热点。固溶态GH3625合金组织中含有大量退火孪晶组织。本实验采用室温原位拉伸结合扫描电子显微镜(SEM)观察和能谱(EDS)分析的方法研究了固溶态GH3625合金中孪晶组织演变及断裂行为。结果表明,GH3625合金在原位拉伸变形过程中,孪晶组织内部主要以单滑移为主;在拉伸直至断裂的过程中,随变形量的增加,孪晶界逐渐发生弯曲,但孪晶界始终存在于合金组织中,起阻碍位错的作用,具有良好的室温机械稳定性。GH3625合金断裂时既有韧性断裂又有脆性断裂,碳化物偏析是造成晶界裂纹以及晶内孔洞形成的主要原因。

关键词： GH3625合金原位拉伸退火孪晶界机械稳定性断裂行为

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粉末冶金铍铝合金原位拉伸断裂行为研究

热加工工艺 2023年

作者：张健康魏玉鹏代彦明王东新李军义李美岁兰州理工大学材料科学与工程学院西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司稀有金属特种材料国家重点实验室

为了深入研究铍铝合金的动态断裂过程，通过扫描电镜观察粉末冶金铍铝合金的拉伸过程，分析其断裂机理。结果表明，铍铝合金原始组织主要是呈现网状结构的A1相，Be相则离散地分布在A1相中间。当拉伸应力达到170 MPa时，铍铝合金的组织... 详细信息

为了深入研究铍铝合金的动态断裂过程，通过扫描电镜观察粉末冶金铍铝合金的拉伸过程，分析其断裂机理。结果表明，铍铝合金原始组织主要是呈现网状结构的A1相，Be相则离散地分布在A1相中间。当拉伸应力达到170 MPa时，铍铝合金的组织没有明显变化；当拉伸应力达到190 MPa时铍铝合金的组织中Be相开始出现了微裂纹；随着应力增加，裂纹沿着Be和Al相的界面发生扩展；当应力达到215 MPa时，试样发生失稳断裂。通过分析得出，铍铝合金在拉伸过程中裂纹起源于Be相，但主要断裂于Be和Al相界面或Al相。

关键词：铍铝合金原位拉伸断裂力学性能