动态应变时效

摘要： 在应力作用下金属材料的塑性失稳现象对构件的安全服役至关重要,这也一直是科学和工程领域关心的重要问题之一。铝合金作为应用广泛的轻质金属结构材料,普遍存在由Portevin-Le Chatelier(PLC)效应引起的塑性失稳现象。不同于结构设计和应力状态导致的屈曲失稳,PLC效应是材料的本征特性,起源于可动溶质原子反复钉扎位错与位错脱钉扎之间的动态交互作用;宏观表现为,在特定的应变速率和温度区间内,局部变形带会突发形核并迅速扩展,在应力−应变曲线上对应出现应力波动。通常,PLC效应导致的应力波动幅值有限,但与其伴生的负应变速率敏感性会降低材料延性,且局部滑移特性会破坏钣金成形金属的表面质量,在汽车蒙皮等注重外观的应用中须加以规避。因此,探索铝合金中PLC效应的微观机理,以及如何通过微观结构人为调控PLC效应,具有重要的意义。本文对PLC效应及其微观机理进行概括性的介绍,并总结了铝合金中两种主要微观结构调控方式(析出调控和细晶调控)对于PLC效应的作用规律。需特别指出,作为新型的强化原子结构,高密度的溶质团簇不仅可以打破强度—延性的倒置关系,还展现出比析出相更为有效的PLC效应抑制作用。

摘要： 针对Haynes230镍基合金进行了室温、650°C、700°C、760°C和800°C下的拉伸试验.结果表明:随着温度的增加,材料的屈服强度明显下降,从室温下的444 MPa下降至800°C下的252 MPa;在650~760°C范围内,温度对屈服应力影响较小,维持在300 MPa左右.该材料在650°C温度下表现出明显的动态应变时效(DSA)效应,但当温度达700°C时,DSA现象减弱.不同温度下屈服后直到断裂前材料的加工硬化率-流变应力呈直线关系,随着温度的增加直线段部分在整个加工硬化的分数逐渐减小,这与高温下线位错的增殖速率降低有关.

摘要： 使用旋转弯曲疲劳试验机研究了Fe-19Cr-8Ni-0.05C和Fe-19Cr-8Ni-0.14C钢的疲劳行为。两种钢的疲劳极限都由裂纹萌生的临界应力大小控制。由于奥氏体的稳定性,Fe-19Cr-8Ni-0.05C的疲劳极限要比Fe-19Cr-8Ni-0.14C高200MPa。尽管Fe-19Cr-8Ni-0.14C中出现的动态应变时效被认为可以提高疲劳极限,但是由于相稳定性的显著增加,没有出现相变诱发塑性和相变诱发裂纹闭合的积极作用。

摘要： 为了解和掌握GH4169高温合金热处理过程中动态应变时效(dynamic strain ageing,DSA)现象对力学性能的影响,通过高温单轴拉伸实验及数值模拟的方法对固溶态该合金高温条件下DSA现象进行了实验及模拟研究.不同应变率的单轴拉伸实验在620°C的高温下进行,应变速率分别为10-2、10-3、10-4 s-1.实验结果表现出了由DSA效应导致的负的应变率敏感性,以及明显的锯齿状屈服现象.基于热激活能的塑性流动法则并对DSA效应予以明确考虑,建立了材料宏观一维本构模型,其中变形阻力被分为位错滑移阻力及DSA效应导致的变形阻力两部分,DSA效应模型中引入等效时效时间及等效热激活等待时间两个内变量,通过最小二乘法进行参数拟合.该本构模型的计算结果与实验结果具有较高的一致性.结果表明,通过分析本构模型中内变量的变化趋势得出结论,位错滑移阻力随应变速率的提高表现出上升趋势,而DSA效应导致的变形阻力随应变率的提高表现出下降趋势.因此,材料强度在一定应变率范围内的应变率负相关现象是由于DSA效应及正的率效应两种机制之间的竞争所导致.

摘要： 对316L不锈钢在不同应变范围下分别进行了293 K和873 K试验温度下的低周疲劳试验,讨论了材料循环特性的幅值相关性和温度相关性,比较了不同条件下non-Masing特性,并利用能量方法进行了低周疲劳寿命预测.实验结果表明,在不同条件下,循环初期会出现不同程度的循环硬化现象,随后会出现循环软化、饱和直至材料失效;与873 K试验条件相比,材料在293 K温度下的non-Masing特性更为显著;在大应变范围下,两温度下材料的non-Masing特性更加明显.采用能量方法进行疲劳寿命预测时,预测结果均位于两倍分散带内,且基于non-Masing特性得到了比基于Masing特性更为精确的预测结果.在873 K温度和大应变范围下,显著的动态应变时效效应导致考虑non-Mas-ing与Masing特性的预测结果相差不大.

摘要： 采用旋转弯曲疲劳试验机测试了Fe-19Cr-8Ni-0.05C钢和Fe-19Cr-8Ni-0.14C钢的疲劳性能。两种钢的疲劳极限取决于裂纹萌生临界应力幅值。由于奥氏体的稳定性,Fe-19Cr-8Ni-0.05C钢的疲劳极限达到了200MPa,这比Fe-19Cr-8Ni-0.14C钢的疲劳极限要高。虽然Fe-19Cr-8Ni-0.14C钢的动态应变时效有望提高疲劳极限,但是,由于相稳定性的显著增大,抵消了相变诱发塑性和相变诱发裂纹闭合效应,没有出现动态应变时效提高疲劳极限的现象。

摘要： 针对稀土元素Y对Mg-3Nd-0.3Zr 合金动态应变时效的影响.文中在恒定应变速率4.17×10-5s-1下,室温和200 °C条件下进行压缩实验.研究结果表明:稀土元素 Y 的添加引起锯齿形态和力学性能发生变化.Mg-3Nd-0.3Zr和Mg-5Y-3Nd-0.3Zr在 200 °C时出现动态应变时效(DSA)现象,锯齿类型分别为 B型和 C 型,临界应变量分别为 4.98%和 2.20%,应力跌幅的概率统计分布分别为单峰型和双峰型;DSA 对 Mg-5Y-3Nd-0.3Zr 合金 200 °C的屈服强度提高不明显.锯齿类型的改变与Y原子的添加使溶质原子扩散困难和可动位错运动受阻有关.%The influence of the rare earth element yttrium on the dynamic strain aging (DSA)of Mg-3Nd-0.3Zr alloy is investigated.A series of compressive tests were conducted at room temperature and 200 °C at a constant rate 4.17×10-5s-1.The results show that the addition of Y causes changes in the type of serration and mechanical properties.The DSA phenomenon occurs at 200 °C in Mg-3Nd-0.3Zr and Mg-5Y-3Nd-0.3Zr,whose serrated types are type B and type C.Their critical strains are 4.98% and 2.20%,r,and their probability statistics distributions of stress drop magnitudes are unimodal type and bimodal type,respectively.DSA does no obvious contribution to the enhancement of the strength in Mg-5Y-3Nd-0.3Zr at 200 °C.Transition of serrated types is related to the difficult diffusion of solute atoms and the impediment of mobile dislocations which are caused by the addition of Y.

摘要： Low cycle fatigue tests in different strain ranges were conducted for 316L stainless steel at 873 K under circular loading.The effects of number of cycles,strain range,and loaded state on the dynamic strain aging (DSA) are discussed.DSA is more obvious in the initial several cycles,followed by weak serrated yielding.The DSA is evident before failure in larger strain range,which can be attributed to the formation of the Snoek solute atom atmospheres.The results of the effect of strain range on DSA show that the stress drop value and the serrated yielding degree increase with the increase in strain range.The increase in serrated number in larger strain range is due to the dislocation multiplication.The thermomechanical analysis shows that the serrated yielding phenomenon is more significant due to the hold-up of vacancy diffusivity when the compression changes to unloading.Scanning electron microscope (SEM) results show that the material failures are attributed to fatigue,DSA,and oxidation in two strain ranges.%对316L不锈钢进行873 K圆路径不同应变范围的低周疲劳实验,分析其动态应变时效(DSA)的循环周次、应变范围和受载状态相关性.实验发现,循环初期DSA现象明显,随后逐渐减弱,大应变幅值下失效前产生了大量Snoek溶质原子气团,使得该阶段DSA现象再次显著.从应变范围相关性分析中可以看出,应力跌幅和锯齿密集程度随着应变范围的增加而增大,位错增殖造成了大应变范围下锯齿数量的增多.热力学分析表明,当压缩向卸载阶段转变时,静水压力方向使空位的扩散性得到抑制,压缩阶段锯齿屈服现象更为明显.扫描电镜结果显示,0.7％和1.0％两等效应变范围下材料的失效是疲劳、动态应变时效和氧化共同作用的结果.

摘要： SA-508 Gr.3 钢凭借良好的力学性能,被广泛应用于压水堆核电站核岛设备上.本文综述了动态应变时效对 SA-508 Gr.3 钢微观组织、断裂韧性和应力腐蚀敏感性的影响,总结了动态应变时效发生的机理,提出了 SA-508 Gr.3 钢动态应变时效研究存在的问题及解决思路.%SA-508 Gr.3 steel has excellent mechanical properties,so it is widely used in nuclear equipment in PWR power plant.This paper reviewes the influence of dynamic strain aging on microstructures,fracture toughness and stress corrosion suscepti-bility of SA-508 Gr.3 steel,summarizes the mechanism of dynamic strain aging and propounds the problems and solving ideas for the research of dynamic strain aging in the future.

摘要： 本实验选用挤压变形Al-3.5Mg-0.2Sc合金为材料,对挤压态、固溶态、固溶+时效态合金进行低周疲劳实验,以研究热处理工艺对合金动态应变时效的影响.热处理工艺为:450°C×3h+水淬,180°C×10h+空冷.低周疲劳实验温度为室温(25°C),应变幅值为0.8％,应变速率为1.6×10-2m/s-1.实验结果表明,三种热处理状态的合金均表现为循环硬化.在三种合金材料的低周疲劳实验全过程中,均发生动态应变时效.循环初期应力锯齿波为A型波,循环后期应力锯齿波为C型波.循环初期的动态应变时效程度最高,后期逐渐减弱.固溶+时效态合金的循环应力最大跌落幅值最高,即动态应变时效程度最剧烈,挤压态合金的循环应力最大跌落幅值最低,即动态应变时效程度较弱.

摘要： 本文研究了动态应变时效(DSA)对H68黄铜的对称拉压低周疲劳行为的影响.结果表明:无论是固溶态、冷变形态还是DSA预处理态,循环软化是控制疲劳寿命的一个主要因素;对于不同的预处理,循环软化过程与材料内部组织结构的发展变化有关.TEM分析结果表明:材料经DSA预处理后形成均匀、高密度的位错,使形变阻力增加,循环应变量减小;循环软化是由于形成低能态的三维伸长的位错胞状结构的结果。

摘要： 本研究主要探讨22%Cr双相不锈钢在含氯离子水溶液中之腐蚀疲劳裂缝成长行为,以及在慢应变速率拉伸试验过程中所发生的动态应变时效现象.同时以316L沃斯田体系不锈钢及430肥粒体系不锈钢作为比较,借以探讨不同晶体结构对腐蚀疲劳及动态应变时效行为的影响.实验结果显示,在80°C、3.5%(mass)NaCl水溶液中,三种不锈钢并未发生应力腐蚀破裂,但其中316L沃斯田体系不锈钢及22%Cr双相不锈钢却发生动态应变时效,且动态应变时效的发生与温度、应变速率及沃斯田体相的组织有关.在NaCl水溶液中,采用预裂试片来量测疲劳裂缝生长速率,其结果显示430肥粒体系不锈钢之疲劳裂缝生长速率最快,而氢脆是促进裂缝生长速率加快的主因.对双相不锈钢而言,腐蚀疲劳裂缝的生长主要与其所含之肥粒体相的氢脆现象有关.

摘要： 随着光声光力学科的发展,激光和材料相互作用产生的热/力效应已被用于金属材料的改性延寿研究.本项目针对传统表面处理产生的应力和组织的稳定性问题,开展热/力耦合作用诱导的强化机理及其相关技术研究,为推进"光一力制造"理论在表面工程及抗疲劳制造领域的应用提供依据.

摘要： 对经过常规热挤压的Al-4%Mg-0.3%Ce铝合金进行不同道次和路径的等通道转角挤压,采用的等通道转角挤压道次分别为1道次和2道次,挤压路径分别为路径A、路径Bc、路径C。通过对等通道转角挤压Al-4%Mg-0.3%Ce合金进行应变控制的室温疲劳实验,研究了等通道挤压Al-4%Mg-0.3%Ce合金的疲劳行为。结果表明,1道次以及2道次路径Bc等通道转角挤压可以提高Al-4%Mg-0.3%Ce合金的疲劳寿命,等通道转角挤压Al-4%Mg-0.3%Ce合金在较高的外加总应变幅下疲劳变形时可发生动态应变时效,其弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式描述。

摘要： 进行外加总应变幅控制的循环变形实验,研究了挤压变形AZ91镁合金的循环应力响应行为以及循环应力-应变行为.结果表明,挤压变形AZ91镁合金可表现为循环应变硬化、循环应变软化和循环稳定,主要取决于外加总应变幅,当外加总应变幅≥0.8％时,挤压变形AZ91镁合金在拉伸和压缩方向上表现出明显的不对称循环形变行为.当外加总应变幅为1.5％时,循环滞后回线上出现了锯齿状屈服现象,意味着挤压变形AZ91镁合金在循环形变期间发生了动态应变时效.

摘要： 本文通过对3004铝合金进行系列温度拉伸试验,研究了其应力-应变关系曲线上出现锯齿屈服的现象,并结合动态应变时效机制对其进行了分析.试验结果表明:在3004铝合金发生DSA的温区内,低温区出现的正常的PLC效应是由于合金中Mg原子与位错交互作用造成的;而在高温区,随着大量沉淀相的析出,出现了反常的PLC效应。

摘要： 本文研究了在不同的热处理过程(退火、淬火、自然失效)后,Al-Cu合金材料的定应变率拉伸实验中PLC效应的动力学特征,通过运用动态数字散斑干涉法(DSPI),实时地观察了PLC变形带产生和发展时独特的空间特性(带的形成、发展及多带共存的现象),并结合时域上的应力曲线,比较了不同的热处理条件对PLC效应的影响。

摘要： 本文研究了在不同的热处理过程(退火、淬火、自然失效)后,Al-Cu合金材料的定应变率拉伸实验中PLC效应的动力学特征,通过运用动态数字散斑干涉法(DSPI),实时地观察了PLC变形带产生和发展时独特的空间特性(带的形成、发展及多带共存的现象),并结合时域上的应力曲线,比较了不同的热处理条件对PLC效应的影响。

摘要： 本文研究了在不同的热处理过程(退火、淬火、自然失效)后,Al-Cu合金材料的定应变率拉伸实验中PLC效应的动力学特征,通过运用动态数字散斑干涉法(DSPI),实时地观察了PLC变形带产生和发展时独特的空间特性(带的形成、发展及多带共存的现象),并结合时域上的应力曲线,比较了不同的热处理条件对PLC效应的影响。

摘要： 本发明提供一种兼顾常温非时效性和烘烤硬化性且涂装烘烤后的耐时效性优异的应变时效硬化型钢板。所述涂装烘烤后的耐时效性优异的应变时效硬化型钢板以质量%计含有C：0.0010～0.010%、Si：0.005～1.0%、Mn：0.08～1.0%、P：0.003～0.10%、S：0.0005～0.020%、Al：0.010～0.10%、Cr：0.005～0.20%、Mo：0.005～0.20%、Ti：0.002～0.10%、Nb：0.002～0.10%、N：0.001～0.005%，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，铁素体分率为98%以上，铁素体的平均粒径为5～30μm，板厚的1/2厚部分以及表层部分的位错密度的最低值分别为5×1012/m2以上，平均位错密度在5×1012～1×1015/m2的范围内。

摘要： 本发明提供一种兼顾常温非时效性和烘烤硬化性且涂装烘烤后的耐时效性优异的应变时效硬化型钢板。所述涂装烘烤后的耐时效性优异的应变时效硬化型钢板以质量%计含有C：0.0010～0.010%、Si：0.005～1.0%、Mn：0.08～1.0%、P：0.003～0.10%、S：0.0005～0.020%、Al：0.010～0.10%、Cr：0.005～0.20%、Mo：0.005～0.20%、Ti：0.002～0.10%、Nb：0.002～0.10%、N：0.001～0.005%，剩余部分由Fe及不可避免的杂质构成，铁素体分率为98%以上，铁素体的平均粒径为5～30μm，板厚的1/2厚部分以及表层部分的位错密度的最低值分别为5×1012/m2以上，平均位错密度在5×1012～1×1015/m2的范围内。

摘要： 本发明的一个方面是提供在其中心处具有优异的低温应变时效冲击韧性的高强度超厚钢和用于制造其的方法。本发明的一个实施方案提供了在其中心处具有优异的低温应变时效冲击韧性的高强度超厚钢和用于制造其的方法，所述钢以重量％计包含：0.02％至0.06％的C、1.8％至2.2％的Mn、0.7％至1.1％的Ni、0.2％至0.5％的Mo、0.005％至0.03％的Nb、0.005％至0.018％的Ti、80ppm或更少的P、20ppm或更少的S、以及剩余部分的Fe和其他不可避免的杂质，其中如在厚度(t)方向上的3/8t至5/8t范围通过EBSD测量的具有15度或更大的大晶界角的晶粒的平均晶粒尺寸为15μm或更小。

摘要： 本发明提供了一种经济型耐时效高应变析出强化管线钢及其生产方法，该钢的成分按重量百分比计如下：C：0.045％～0.070％、Si：0.26％～0.45％、Mn：1.65％～1.85％、P≤0.012％、S≤0.002％、Nb：0.035％～0.075％、Ti：0.012％～0.025％、V：0.01％～0.04％、Ni：0.12％～0.22％、Cu：0.15％～0.29％、Ni/Cu≥0.7、Cr：＜0.30％、Al：0.010％～0.025％、N:0.0010％～0.0045％，所述管线钢CEPcm控制在0.165％～0.190％，其中，CEPcm＝C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B，余量为铁和不可避免的杂质。所述钢板经250°C保温1h时效后，纵向屈服强度可达到450～550MPa，纵向抗拉强度达到650～730MPa，纵向均匀延伸率UEL≥9％，纵向屈强比不超过0.75，纵向应变硬化指数n≥0.10。

摘要： 本发明公开了一种考虑动态应变时效的热机多轴应力应变关系确定方法，包括(1)确定基本参数；(2)通过累计应力率张量，更新应力张量；(3)利用屈服准则判断步骤(2)算得的应力张量是否进入非弹性阶段，如果还在弹性阶段，按照步骤(5)进行下一步计算，如果进入非弹性阶段，按照步骤(4)进行下一步计算；(4)利用屈服准则的值，计算累积非弹性应变率，非弹性应变率张量，弹性应变率张量，背应力率偏量和各向同性硬化参数率，并通过累计背应力率偏量，更新背应力偏量，通过累计各向同性硬化参数率，更新各向同性硬化参数；(5)判断加载是否完成，如果已完成，则获得考虑动态应变时效影响的热机多轴应力应变关系。

摘要： 本发明涉及铜合金材料的制备方法，特别是一种高强度高导电铜合金的动态应变时效制备工艺。在无氧条件下，利用连铸炉获得铜合金棒材，进行固溶处理并超声波液氮淬火，随后对铜合金通入正弦脉冲电流进行液氮温度下的型轧变形，轧至适当尺寸后再进行1、2、3道次ECAP‑Conform挤压，在电场环境下进行4、5、6道次ECAP‑Conform挤压，获得了一种高强度高导电的铜合金棒材，解决了铜合金材料一直存在的高强度与高电导率之间的矛盾。低温型轧抑制回复与再结晶，细化晶粒，电场下ECAP‑Conform挤压过程中产生动态应变时效，能够省却人工时效的环节，降低生产成本，提高生产效率。

摘要： 一种基于动态应变时效的激光喷丸航空钛合金的方法及装置，其特征所述的方法是首先对航空钛合金工件进行加热并使用激光器进行一次喷丸，以使材料内部发生动态应变时效来强化材料表面，并利用温度效应降低机械损伤，其次采用低于一次喷丸的能量和小于一次喷丸的光斑及工件温度进行二次激光喷丸，利用第二次喷丸的温度效应以及冲击效应修复材料表面损伤；最后利用XRD衍射检测装置对喷丸表面进行探测，对应力集中区域进行局部喷丸降低应力集中。本发明能大幅提高航空钛合金疲劳强度及其可靠性以及高温力学性能稳定性。

摘要： 本发明公开了一种考虑动态应变时效影响的热机多轴应力应变关系确定方法，包括(1)确定基本参数；(2)通过累计应力率张量，更新应力张量；(3)利用屈服准则判断步骤(2)算得的应力张量是否进入非弹性阶段，如果还在弹性阶段，按照步骤(5)进行下一步计算，如果进入非弹性阶段，按照步骤(4)进行下一步计算；(4)利用屈服准则的值，计算累积非弹性应变率，非弹性应变率张量，弹性应变率张量，背应力率偏量和各向同性硬化参数率，并通过累计背应力率偏量，更新背应力偏量，通过累计各向同性硬化参数率，更新各向同性硬化参数；(5)判断加载是否完成，如果已完成，则获得考虑动态应变时效影响的热机多轴应力应变关系。

摘要： 本发明涉及铜合金材料的制备方法，特别是一种高强度高导电铜合金的动态应变时效制备工艺。在无氧条件下，利用连铸炉获得铜合金棒材，进行固溶处理并超声波液氮淬火，随后对铜合金通入正弦脉冲电流进行液氮温度下的型轧变形，轧至适当尺寸后再进行1、2、3道次ECAP‑Conform挤压，在电场环境下进行4、5、6道次ECAP‑Conform挤压，获得了一种高强度高导电的铜合金棒材，解决了铜合金材料一直存在的高强度与高电导率之间的矛盾。低温型轧抑制回复与再结晶，细化晶粒，电场下ECAP‑Conform挤压过程中产生动态应变时效，能够省却人工时效的环节，降低生产成本，提高生产效率。

摘要： 一种基于动态应变时效的激光喷丸航空钛合金的方法及装置，其特征所述的方法是首先对航空钛合金工件进行加热并使用激光器进行一次喷丸，以使材料内部发生动态应变时效来强化材料表面，并利用温度效应降低机械损伤，其次采用低于一次喷丸的能量和小于一次喷丸的光斑及工件温度进行二次激光喷丸，利用第二次喷丸的温度效应以及冲击效应修复材料表面损伤；最后利用XRD衍射检测装置对喷丸表面进行探测，对应力集中区域进行局部喷丸降低应力集中。本发明能大幅提高航空钛合金疲劳强度及其可靠性以及高温力学性能稳定性。