电弧增材制造不锈钢动态加载绝热剪切带内组织研究

陈杰; 王克鸿; 孔见; 彭勇; 刘闯; 董可伟; 汪奇鹏; 张先锋

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绝热剪切失效是增材制造金属材料在高应变率载荷下的重要失效方式。使用电火花从冷金属过渡电弧增∅材技术制备的316L不锈钢单壁上沿着制造方向和扫描方向割出动态加载圆柱试样(尺寸为4 mm×4 mm)。采用分离式霍普金森杆对增材制造316L试样在应变率4000到6000 s-1下加载至绝热剪切状态,研究了其动态剪切变形行为特别是剪切带内微观组织特征结构。不同应变率动态加载下,电弧增材制造316L不锈钢的动态应力首先由于应变硬化而增大,随后绝热剪切热软化与应变硬化的平衡导致了动态变形最后阶段的应力平台效应。绝热剪切带中亚晶经历了动态再结晶过程,具有与基体完全不同的等轴晶形貌,晶粒尺寸大约在200~300 nm。动态剪切复杂热力过程导致剪切带内的亚晶形成了双重织构,既有与基体一致的沿着压缩方向的丝织构,也有与宏观剪切方向相关的晶体学织构,即(111)沿着宏观剪切面,沿着宏观剪切方向。不同剪切带的等轴亚晶都有大量残余Σ360°晶界,同时存在与基体相同的孪生织构,可以证明孪生再结晶是绝热剪切带内亚晶主要的动态再结晶机制。宏观绝热剪切带发展路径沿着压缩面35°的对称路径发展,这除了符合动态加载下试样中最大应变和热场分布的外加物理条件,还符合剪切面(111)与基体(110)面交角为35.2°的晶体学条件。此外,基体中存在大量微观局部变形带来承载应变,微观局部变形带内亚晶也具有与基体孪晶组织不同的位向和形貌。

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来源
《爆炸与冲击》 |2023年第7期|72-81|共10页
作者
陈杰; 王克鸿; 孔见; 彭勇; 刘闯; 董可伟; 汪奇鹏; 张先锋;
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作者单位

南京理工大学材料科学与工程学院;

南京理工大学机械工程学院;

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正文语种 chi
中图分类动载荷;钢的组织与性能;
关键词
增材制造; 316L不锈钢; 绝热剪切带; 微观组织; 孪生再结晶;

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