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不同加载方向时轧制态AZ31镁合金高速变形行为的实验研究与数值模拟

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中国有色金属学报 2020年第5期30卷 997-1009页

作者：陈扬毛萍莉王志刘正王瑞峰沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870

为研究轧制态AZ31镁合金在高应变率变形条件下的各向异性,沿镁合金板材的法向(ND)、45°方向和轧制方向(RD)分别进行应变速率700 s^−1、1000 s^−1、1300 s^−1和1600 s^−1的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验。根据实验结果拟合得出不同加载... 详细信息

为研究轧制态AZ31镁合金在高应变率变形条件下的各向异性,沿镁合金板材的法向(ND)、45°方向和轧制方向(RD)分别进行应变速率700 s^−1、1000 s^−1、1300 s^−1和1600 s^−1的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验。根据实验结果拟合得出不同加载方向下的Johnson-Cook本构方程。应用有限元分析专用前处理软件Hypermesh与显式动力学仿真软件LS-DYNA对SHPB实验过程进行数值模拟。实验与数值模拟结果表明:轧制态AZ31镁合金在高应变率条件下沿轧制方向加载时具有更强的变形能力且真应力−真应变曲线存在明显的屈服阶段;沿法向加载时表现出更明显的正应变速率强化效应和应变速率敏感性。数值模拟后处理所得真应变−时间曲线和真应力−真应变曲线与SHPB实验结果吻合度较高。不同加载方向下AZ31镁合金的Johnson-Cook本构方程参数均具有较高的拟合精度。

关键词： AZ31镁合金高速变形各向异性行为 Johnson-Cook本构方程数值模拟

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高碳钢高速变形的模拟及再结晶规律的研究

钢铁 1999年第9期34卷 42-45页

作者：蒲玉梅蔡庆伍唐荻朱宇宙北京科技大学马鞍山钢铁股份有限公司

高碳钢试样在Ｇｌｅｅｂｌｅ２０００试验机上进行高温多道次高变形速率的变形试验，高应变速率下的变形屈服应力服从Ｚｅｎｅｒ Ｈｏｌｌｍａｎ因子（Ｚ＝Ａσｎ＝ εｅｘｐ（Ｑ／ＲＴ））的变化。高线预精轧时，发... 详细信息

高碳钢试样在Ｇｌｅｅｂｌｅ２０００试验机上进行高温多道次高变形速率的变形试验，高应变速率下的变形屈服应力服从Ｚｅｎｅｒ Ｈｏｌｌｍａｎ因子（Ｚ＝Ａσｎ＝ εｅｘｐ（Ｑ／ＲＴ））的变化。高线预精轧时，发生道次间静态再结晶；而精轧时由于道次时间短，有道次应变积累现象，应变积累达到临界变形量后，引起动态再结晶发生。

关键词：再结晶奥氏体晶粒高碳钢高速变形模拟

机械—电磁驱动高速变形下铝合金微结构演变研究

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机械—电磁驱动高速变形下铝合金微结构演变研究

作者：熊源源华中科技大学

学位级别：硕士

近年来，结构轻量化的要求使得以铝合金为代表的轻质材料在加工制造领域得到广泛应用。随着成形制造技术的快速发展，人们对铝合金的成形能力及服役性能提出了更高的要求。大量研究表明，高速变形条件可有效提高铝合金的成形能力。电磁... 详细信息

近年来，结构轻量化的要求使得以铝合金为代表的轻质材料在加工制造领域得到广泛应用。随着成形制造技术的快速发展，人们对铝合金的成形能力及服役性能提出了更高的要求。大量研究表明，高速变形条件可有效提高铝合金的成形能力。电磁成形是一种利用电磁力作用，无接触驱动坯料发生高速塑性变形的新技术，在提高铝合金成形能力方面发挥巨大作用。但电磁驱动高速成形条件下，铝合金微结构究竟发生怎样的变化？且这种微结构变化与常规高速成形相比又存在哪些区别？目前尚不清晰。本研究拟通过系统研究铝合金在机械驱动高速变形和电磁驱动高速变形条件下的微结构演变规律，揭示铝合金在上述两种不同高速变形条件下的微结构演变差异及机理。本文以汽车及航空航天用典型铝合金作为研究对象，首先采用霍普金森（Hopkinson）杆对AA7055铝合金进行高应变率条件下的动态压缩测试，并与采用万能材料试验机进行的准静态压缩进行对比。采用透射电子显微镜（TEM）对上述两种加载条件下的变形试样进行微结构表征，发现动—静态加载条件下变形的铝合金中形成了不同特征的位错胞形态，且动态变形铝合金中存在绝热剪切带及动态再结晶现象。对上述现象，根据位错胞形成模型，并结合位错动力学理论进行了详细分析。其次，为了揭示电磁驱动高速变形与机械驱动高速变形下铝合金微结构演变差异，本文通过添加/不添加驱动片方式设计出一组机械—电磁驱动高速变形实验;采用ASAME应变分析软件表征5052铝合金在两种条件下变形件的应变分布及成形极限;采用电子背散射衍射（EBSD）及TEM对变形铝合金样品的微结构进行表征。结果表明电磁-机械驱动高速变形下铝合金具有相似的应变分布和取向分布，但存在完全不同的位错组态，即电磁驱动高速变形下，其位错特征主要为位错胞与地毯式位错结构，表现出波滑移塑性变形机制;而机械驱动高速变形下，铝合金微结构呈现平行分布的位错组态，表现出平面滑移塑性变形机制。采用ANSYS模拟软件对电磁驱动高速变形过程中的涡流分布及温度场进行了数值模拟，并结合两种加载模式下铝合金样品的受力状态建立了位错形核与滑移模型，对电磁-机械驱动高速变形下铝合金微结构演变差异进行了合理分析。

关键词：铝合金高速变形机械变形电磁变形微结构位错

预制拉伸孪晶对AZ31镁合金板材高速变形性能及组织的影响

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预制拉伸孪晶对AZ31镁合金板材高速变形性能及组织的影响

作者：刘笑霖沈阳工业大学

学位级别：硕士

目前镁合金是实现轻量化目标应用最广泛的结构材料之一,因其拥有低密度、较高的比强度、比刚度、良好的阻尼性能等优点被广泛应用于汽车、航空航天等行业。镁合金作为车辆中的结构件时,会不可避免的应对碰撞时的高应变速率载荷的作用,... 详细信息

目前镁合金是实现轻量化目标应用最广泛的结构材料之一,因其拥有低密度、较高的比强度、比刚度、良好的阻尼性能等优点被广泛应用于汽车、航空航天等行业。镁合金作为车辆中的结构件时,会不可避免的应对碰撞时的高应变速率载荷的作用,其在高应变速率下的力学性能及变形能力应得到重视,以确保其应对严苛的应用环境。由于拉伸孪晶的取向效应、易被激活性、有效减小晶粒尺寸等特点,预制拉伸孪晶可被作为改善变形镁合金成型性及提高镁合金强度的重要方法。本文旨在研究高应变速率下预制拉伸孪晶对Mg-3Al-1Zn(AZ31)镁合金板材高速变形性能及组织的影响。本论文采用准静态压缩实验沿板材轧向(Rolling Direction,RD)制备了压缩变形量分别为2.5%和5%的预制拉伸孪晶试样。采用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)测试预制拉伸孪晶试样的高速变形行为;采用光学显微镜(OM)及电子背散射衍射技术(Electron Backscatter Diffraction,EBSD)观察了高速变形组织演变规律。采用自编软件分析了不同变形模式的Schmid因子(Schmid Factor,SF)。高应变速率压缩实验的加载方向为法向(Normal Direction,ND),轧向和横向(Transverse Direction,TD),应变速率为900s～1800s,变形温度为室温至350℃。分析结果表明:2.5%RD预制拉伸孪晶试样高速压缩强度沿RD方向的增加,主要是由于孪晶界对位错的阻碍作用;沿TD方向增加则是由于预制孪晶晶界,造成试样硬取向区域的面积扩大,促使以拉伸孪生为主的变形机制转向锥面滑移;ND方向的急剧下降,则是由于退孪生的启动及预制拉伸孪晶提供的滑移系。5%RD预制拉伸孪晶试样可使AZ31镁合金板材中更多数量的拉伸孪晶激活,大量{10(?)2}拉伸孪晶晶界的形成可以有效增加孪晶晶粒的密度,再次明显提高RD和TD方向的高速压缩强度,ND方向强度增加是由于大量晶界在一定程度上抑制了退孪生行为。室温下高速变形后的组织形貌与预制拉伸孪晶后的织构相关,在1500s-1下三种预制拉伸孪晶水平试样均无拉伸孪晶。预制拉伸孪晶试样在高温高速变形下的变形机制较为复杂,主要为动态再结晶、滑移,拉伸孪生和压缩孪生协同变形。250oC高温下的高速变形后组织主要是动态再结晶,并且350oC下再结晶晶粒长大。

关键词： AZ31镁合金预制拉伸孪晶高速变形变形性能变形组织

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LF21铝合金室温高速变形抗力

铝加工 1996年第1期19卷 24-27页

作者：刘浪飞周洪彭大暑中南工业大学材料系湖南长沙410083

对LF21铝合金高速变形下的变形抗力进行了实验研究.实验采用圆柱体试样.在Gleeble—1500实验机上进行高速压缩实验.结果表明,LF21铝合金高应变速率下的变形抗力曲线上,发现有一临界应变速率,对应的流动应力最高.LF21合金在室温高速变形... 详细信息

对LF21铝合金高速变形下的变形抗力进行了实验研究.实验采用圆柱体试样.在Gleeble—1500实验机上进行高速压缩实验.结果表明,LF21铝合金高应变速率下的变形抗力曲线上,发现有一临界应变速率,对应的流动应力最高.LF21合金在室温高速变形时,应变速率对于流动应力的影响是强烈的,但随着变形温度的升高,应变速率的影响作用将减弱.

关键词：铝合金高速变形变形热变形抗力

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铜合金在高速变形条件下的破坏机理分析

航空工艺技术 1997年第5期 22-23页

作者：陆辛海锦涛白秉哲机械工业部北京机电研究所

通过对高速变形的黄铜进行细观分析,探讨了动载下黄铜的变形和破坏机理;进一步阐述了动载下材料变形及断裂过程是由其内部的微孔洞和微裂纹的演化而造成的,这一过程分为形核、长大及微孔洞聚合。

关键词：高速变形动载孔洞铜合金破坏机理细观力学

电铸铜药型罩高速变形前后微观组织的观察以及变形机理的探讨

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兵器材料科学与工程 2001年第4期24卷 3-5,9页

作者：范爱玲田文怀周登陵孙起北京科技大学 703研究所 210研究所

用透射电镜 (TEM)及电子背散射衍射 (EBSD)技术对电铸铜药型罩经爆破变形 (相对形变达 90 0 % ,形变速度达 1 0 4-1 0 7s- 1)前后的微观组织及内部晶粒的晶体取向分布进行了分析比较。实验结果表明电铸铜药型罩的高速变形过程是一个动... 详细信息

用透射电镜 (TEM)及电子背散射衍射 (EBSD)技术对电铸铜药型罩经爆破变形 (相对形变达 90 0 % ,形变速度达 1 0 4-1 0 7s- 1)前后的微观组织及内部晶粒的晶体取向分布进行了分析比较。实验结果表明电铸铜药型罩的高速变形过程是一个动态回复和动态再结晶过程。

关键词：电铸铜药型罩高速变形微观组织变形机理织构动态回复动态再结晶

IN690合金高速热变形行为及管材热挤压工艺研究

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IN690合金高速热变形行为及管材热挤压工艺研究

作者：邓永刚沈阳理工大学

学位级别：硕士

高温合金IN690是一种含30%Cr的奥氏体型镍基高温合金，具有优异的抗腐蚀开裂能力，此外还具有高强度，良好的冶金稳定性和优良的加工特性，成为新一代核电站蒸汽发生器的传热管材料，并得到广泛的应用。本文通过理论和实验的方法对IN69... 详细信息

高温合金IN690是一种含30%Cr的奥氏体型镍基高温合金，具有优异的抗腐蚀开裂能力，此外还具有高强度，良好的冶金稳定性和优良的加工特性，成为新一代核电站蒸汽发生器的传热管材料，并得到广泛的应用。本文通过理论和实验的方法对IN690合金热变形特性和管材高速热挤压工艺进行了研究，为IN690合金管材的挤压生产提供了技术支持。主要的研究成果和结论如下：1）采用固溶处理实验研究了IN690合金碳化物溶解规律，以及固溶处理过程中晶粒长大规律，建立了等温条件下的晶粒长大模型，得到了合理的固溶处理制度，为高速热压缩实验作了前提准备。2）通过高速热压缩实验，得到了不同变形条件下的真应力-应变曲线，修正了变形中热效应产生的流变应力误差，分析了Zener-Hollomn参数对热变形组织的影响，建立了峰值应力与变形参数之间的方程。。3）利用高速热压缩实验的结果，结合已有的数学模型经分析计算，建立了比较精确的微观组织演化模型，包括临界应变（应力）模型，稳态应变模型，动动态再结晶体积分数模型等。4）利用Fortran语言编制预测IN690合金组织演变的子程序，并结合有限元软件***对IN690合金管材挤压进行了多场耦合数值模拟，得到了合理的挤压工艺参数。5）进行了高温合金IN690的管材高速热挤压实验，得到了性能和组织良好的挤压管材，并利用电子背散射衍射技术(EBSD)分析了变形参数对挤压管材Σ3晶界量和织构的影响。

关键词：高温合金 IN690 高速变形微观组织 EBSD

粉末冶金60Al–30Fe–10Bi合金在高速冲击下的变形行为与微观组织演化

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粉末冶金技术 2017年第5期35卷 352-357页

作者：蔡志芳纪箴崔景毅田文怀北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

通过粉末冶金技术制备60Al–30Fe–10Bi合金药型罩材料,采用分离式霍普金森(Hopkinson)压杆测试了铝基合金在变形温度从25~450℃和应变速率从1300~7000 s^(-1)下的动态冲击压缩力学性能,研究了其动态变形前后微观组织的演变规律和断裂... 详细信息

通过粉末冶金技术制备60Al–30Fe–10Bi合金药型罩材料,采用分离式霍普金森(Hopkinson)压杆测试了铝基合金在变形温度从25~450℃和应变速率从1300~7000 s^(-1)下的动态冲击压缩力学性能,研究了其动态变形前后微观组织的演变规律和断裂机制。结果表明:60Al–30Fe–10Bi合金在动态冲击压缩下的流变应力主要依赖于温度的变化,流变应力随变形温度的升高而降低,而应变速率对流变应力的影响不大;合金在25℃、1300 s^(-1)下的高速冲击载荷作用下的失效原因是发生了绝热剪切。

关键词：粉末冶金霍普金森压杆高速变形绝热剪切