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热加工工艺 2012年第16期41卷 1-5页

作者：韩鹏程田荣沈寅忠李志刚上海交通大学核科学与工程学院上海200240 上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

在300～700℃,以应变速率为2×10-4s-1对316L不锈钢进行拉伸试验,探索其中的动态应变时效现象及其规律。结果表明,316L奥氏体不锈钢在动态应变时效温度区间并没有出现屈服应力平台,在450～700℃既有正常的Portevien-Le Chatelier effect... 详细信息

在300～700℃,以应变速率为2×10-4s-1对316L不锈钢进行拉伸试验,探索其中的动态应变时效现象及其规律。结果表明,316L奥氏体不锈钢在动态应变时效温度区间并没有出现屈服应力平台,在450～700℃既有正常的Portevien-Le Chatelier effect(PLC)效应,也有反PLC效应;锯齿形成的有效激活能为254 kJ/mol;扩散着Cr等置换型溶质原子与运动位错之间的交互作用使材料出现动态应变时效,导致锯齿流动行为。

关键词：动态应变时效 316L不锈钢锯齿流动

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基于纳米压痕实验的Fe基、Pd基和ZrCu基块体非晶合金的微观力学行为研究

基于纳米压痕实验的Fe基、Pd基和ZrCu基块体非晶合金的微观力学行...

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作者：杨妙湘潭大学

学位级别：硕士

块体非晶合金由于其独特的内部微观结构,具有优异的物理、化学和力学性能,在机械、电子、国防和航空等领域有着广阔的应用前景。近几年来,随着块体非晶合金在实际工程中得到越来越多的应用,块体非晶合金的研究引起了学界的广泛关注。目... 详细信息

块体非晶合金由于其独特的内部微观结构,具有优异的物理、化学和力学性能,在机械、电子、国防和航空等领域有着广阔的应用前景。近几年来,随着块体非晶合金在实际工程中得到越来越多的应用,块体非晶合金的研究引起了学界的广泛关注。目前,人们已经成功开发出多种块体非晶合金系,有的已在实际工程中得到了很好的应用,但大部分块体非晶合金在室温条件下表现出较低的室温塑性变形能力。这一瓶颈问题严重影响了块体非晶合金的大规模工程应用,如何改善块体非晶合金的力学性能成为了领域内近期研究的热点问题之一。本文以Pd40CuNiP、ZrCuNiAl_Ag、ZrCuPdAlAg和[(FeCo)BSi]Nb四种块体非晶合金为研究对象,利用纳米压入法对以上四种块体非晶合金在不同加载条件下的硬度、约化模量以及纳米压痕下的锯齿流变行为、蠕变、蠕变柔量、延迟谱等力学性能进行了表征和分析,以期得到一些对改善块体非晶合金力学性能有益的结论。全文主要研究成果总结如下:1.随着荷载的增大,四种块体非晶合金的压头深度增加硬度和约化模量减小,其中[(FeCo)BSi]Nb块体非晶合金的硬度和约化模量减小最明显;在0.2至10 mNs整个范围内,四者的硬度表现出惊人的相似性,即当加载速率小于1 mNs时,硬度有一点减小,大于等于1 mNs时几乎没有变化。2.随着压痕试验加载速率的增加,四种块体非晶合金的约化模量表现出不同的变化趋势。对于Zr48CuNiAlAg块体非晶合金,当加载速率较小时(小于1 mNs)约化模量锐减,而当加载速率继续增大,它的约化模量几乎无变化。[(FeCo)BSi]Nb块体非晶合金、PdCuNiP块体非晶合金和ZrCuPdAlAg块体非晶合金的约化模量呈现出明显的速率相关性。有趣的是[(FeCo)BSi]Nb块体非晶合金在加载速率为10 mNs时,约化模量有一点点增大。3.讨论了加载速率和化学成分组成对块体非晶合金锯齿行为的影响。结果表明:相同的加载速率下四种块体非晶合金的锯齿塑性流动是不同的;PdCuNi10P块体非晶合金的塑性流动比ZrCuNiAlAg块体非晶合金的更为明显,而ZrCuPdAlAg块体非晶合金和[(FeCo)BSi]Nb块体非晶合金几乎不具有锯齿塑性流动;PdCuNiP块体非晶合金的锯齿流动在较低的加载速率下较明显,且pop-in的平台随着加载速率的减小而逐渐增大,随着压痕深度的增加,PdCuNiP块体非晶合金的pop-in尺寸也增加;相同的压痕应变速率时,PdCuNiP块体非晶合金的应变速率峰值比ZrCuNiAlAg块体非晶合金的更为显著,并且它们的量级受到压痕应变率的影响。4.细致分析了最大荷载和加载速率对ZrCuNiAlAg块体非晶合金和ZrCuPdAlAg块体非晶合金的室温纳米压痕蠕变行为的影响。5.利用经验公式和广义Kelvin模型拟合了两种ZrCu基块体非晶合金的蠕变位移实验数据;基于经验公式拟合曲线计算了ZrCuNiAlAg块体非晶合金和ZrCuPdAlAg块体非晶合金的应力指数;基于广义Kelvin模型拟合曲线计算了ZrCuNiAlAg块体非晶合金和ZrCuPdAlAg块体非晶合金的蠕变柔量和延迟谱;讨论了ZrCuNiAlAg块体非晶合金和ZrCuPdAlAg块体非晶合金的应力指数、蠕变柔量和延迟谱随加载速率和最大载荷的变化规律及其差异性,并利用自由体积理论对这些变化规律给予了解释。

关键词：块体非晶合金纳米压痕硬度约化模量锯齿流动蠕变

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增材制造GH4169合金动态应变时效行为的实验和模拟研究

增材制造GH4169合金动态应变时效行为的实验和模拟研究

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作者：于恒旭哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高温合金GH4169是一种应用十分广泛的高温合金,在航空航天以及核能、石油等相关领域中有重要应用,尤其比较广泛的应用在航空领域中的发动机涡轮盘中。其主要优点有高强度,良好的热加工性能以及焊接性能,良好的抗疲劳性能等。在特定温度... 详细信息

高温合金GH4169是一种应用十分广泛的高温合金,在航空航天以及核能、石油等相关领域中有重要应用,尤其比较广泛的应用在航空领域中的发动机涡轮盘中。其主要优点有高强度,良好的热加工性能以及焊接性能,良好的抗疲劳性能等。在特定温度已及应变率情况下,其会以负应变率敏感度,锯齿状屈服的情况表现出动态应变时效效应,从而影响该合金的使役性能。本文主要从实验及有限元仿真角度对高温合金GH4169的动态应变时效效应(Dynamic Strain Aging,DSA)进行了相关研究。实验方面,对经电弧增材制造得到的GH4169合金不同方向试样进行高温拉伸实验以及微观表征,同时采用数字图像相关技术对高温拉伸试样进行观测,通过应力降的统计分布直方图对不同类型应力锯齿形状进行区分,并讨论了不同方向试样及应变率情况下的DSA效应产生形式。有限元模拟方面,采用考虑动态应变时效作用的宏观粘弹性本构,较好地模拟了电弧增材制造GH4169合金由于DSA导致的锯齿流变行为,同时,也对高应变率带的移动情况进行相应分析,研究发现,在应力达到峰值附近时会产生的应变率带数值较大,而在应力下降至最低值附近时应变率带的数值较小,同时应变率带会发生交互作用。另外本文还进一步模拟分析了不同缺口板材高温拉伸试样的DSA效应。建立不同缺口半径的板材有限元模型,分析不同缺口半径、不同温度以及不同应变率对DSA效应的影响,探究多轴载荷作用下的DSA效应演化,寻找减弱该效应的途径。研究表明,随着试件缺口半径的增加,应力锯齿逐渐由密集变得稀疏,同时应力三轴度也逐渐趋向于稳定,且接近1/3;随着温度的升高,相同缺口半径试样应力锯齿波动逐渐减少,且该材料的屈服应力随之增大;随着应变率的增加,相同缺口半径试件的应力降锯齿密集程度减弱,且产生了负应变率敏感效应。

关键词：动态应变时效 GH4169高温合金锯齿流动有限元

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块体非晶合金纳米压痕行为的表征及分析

块体非晶合金纳米压痕行为的表征及分析

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作者：彭建湘潭大学

学位级别：硕士

非晶合金因其优异的物理、化学和力学性能，自从1960年被制备以来就引起了研究者的广泛兴趣。然而，该材料在室温下，断裂前缺乏显著的塑性变形限制了它的发展和应用。因此，研究非晶合金的塑性变形机理和寻找提高塑性变形的途径成为了... 详细信息

非晶合金因其优异的物理、化学和力学性能，自从1960年被制备以来就引起了研究者的广泛兴趣。然而，该材料在室温下，断裂前缺乏显著的塑性变形限制了它的发展和应用。因此，研究非晶合金的塑性变形机理和寻找提高塑性变形的途径成为了非晶合金领域的研究热点和难点。本文选用Pd40Cu30Ni10P20、Zr48Cu32Ni4Al8Ag8、Zr48Cu34Pd2Al8Ag8和[(Fe0 .6Co0 .4)0 . 7 5B0 .2Si0 .05]96Nb4三种体系四个成分的块体非晶合金作为对象，利用深度敏感纳米压痕实验和原子力显微镜(atomic forcemicroscopy, AFM)纳米压痕实验研究了块体非晶合金的塑性变形和蠕变变形行为及其机理。主要实验结果和结论如下： 1. Pd40Cu30Ni10P20和Zr48Cu32Ni4Al8Ag8块体非晶合金在纳米压痕过程中表现出了锯齿流变(pop-in)现象，且该现象具有速率相关性。通过分析AFM形貌图及其截面和单个pop-in事件，认为pop-in事件与剪切带存在一定的关系，但不是每个剪切带的开动对应一个pop-in事件，而是每个剪切带对应多个pop-in事件。 2.从载荷-位移(P-h)曲线中提取单个pop-in事件数据，发现pop-in事件包含加速、稳态和减速三个阶段，且计算出剪切带的滑移速度。基于剪切带的粘度值和三阶段特性，提出了一个流变模型，该模型能很好的拟合单个pop-in实验数据，并较好的解释了锯齿流变现象。 3.根据自由体积理论，推导出流动缺陷浓度与压痕速率的表达式和流动缺陷浓度与压痕深度的关系式，分别预测了压痕速率相关性和压痕尺寸效应。 4.在纳米压痕实验中，Pd40Cu30Ni10P20、Zr48Cu32Ni4Al8Ag8、Zr48Cu34Pd2Al8Ag8和[(Fe0 .6Co0 .4)0 . 7 5B0 .2Si0 .05]96Nb4块体非晶合金都表现出室温蠕变现象，且蠕变变形随压痕载荷和加载速率的增加而增大，保载10 s以后基本达到稳定。保载阶段的蠕变可以分为两个阶段：在初始阶段，蠕变变形的速率很大，变形呈指数上升;随后进入稳态过程，蠕变变形随时间变化很小。利用EVEV(elastic-viscoelastic-viscous)模型进行模拟，模型和实验数据吻合的相当好，并根据此模型获得了蠕变速率、蠕变应力指数、蠕变柔量和延迟谱。 5.基于自由体积理论，通过纳米压痕蠕变实验计算出了剪切转变区(STZ)的活化体积。 6.利用AFM纳米压痕实验研究了Pd40Cu30Ni10P20、Zr48Cu32Ni4Al8Ag8和Zr48Cu34Pd2Al8Ag8块体非晶合金剪切带区域、带间区域和非变形区域的变形行为，获得其载荷-位移曲线及其硬度值。

关键词：块体非晶合金纳米压痕锯齿流动蠕变

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碳锰奥氏体钢的动态应变时效及伴生现象综述

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水钢科技 2018年第4期 48-62页

作者： Motomichi KOYAMA Takahiro SAWAGUCHI Kaneaki TSUZAKI 高长益(译) 叶雅妮(译) 张东升(译) 吴学林(译) 刘立德(译) 日本九州大学日本国家材料科学院首钢水钢制造管理部贵州六盘水553028

本文综述了有关哈德菲尔德钢和孪生诱导塑性钢的动态应变时效的最新研究结果。首先,根据Mn-C耦合和位错间隔原理,简要地介绍了一个动态应变时效机理模型及其控制因素,然后解释了动态应变时效对加工硬化能力、均匀延伸率、非均匀延伸率... 详细信息

本文综述了有关哈德菲尔德钢和孪生诱导塑性钢的动态应变时效的最新研究结果。首先,根据Mn-C耦合和位错间隔原理,简要地介绍了一个动态应变时效机理模型及其控制因素,然后解释了动态应变时效对加工硬化能力、均匀延伸率、非均匀延伸率和疲劳强度等力学性能的影响。特别是,我们注意到院(1)动态应变时效对加工硬化过程中扩展位错的钉扎作用;(2)动态应变时效对拉伸过程中断裂演变的波特文勒夏特利埃带状效应;(3)动态应变时效对疲劳抗裂性的裂纹尖端硬化及软化效应。我们相信这个综述对设计延展性和抗疲劳性优异的现代高强度钢具有指导作用。

关键词：动态应变时效加工硬化高Mn奥氏体钢早期断裂疲劳锯齿流动

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