Al-Mg合金中锯齿形屈服现象的热分析

研究了在室温、定加载应变率拉伸的情况下Al-Mg合金中的锯齿形屈服现象.伴随着锯齿形屈服现象的发生,试件表面温度场会发生变化.而红外相机能以较高的时间、空间分辨率记录下随时间变化的试件表面温度场图像.通过分析这些热图像,探讨了A,B两种类型带的传播规律,得到了局域变形带的带宽、倾角、传播速度等特征参数.在此基础上,引入热传导方程,求得了带内的应变率.实验和计算都发现B类型带产生时试件表面带外区域存在弹性收缩现象,由此提出以是否存在带外收缩变形作为划分A,B类型带的新标准.     

数字剪切散斑干涉法研究铝合金中Portevin-Le Chatelier带的离面变形行为

作为Portevin-Le Chatelier(PLC)带的重要特征之一,其离面变形仍缺乏实验研究.本文提出使用数字剪切散斑干涉法研究GB6061铝合金中PLC带的离面变形.通过图像相减得到的条纹图,实时观察了PLC带的几何形貌和传播过程,并获得了PLC带离面位移分布.在1/15 s内,PLC带的最大离面位移为245 nm,位置偏向于PLC带传播的前沿.在条纹图中,PLC带传播前沿的亮条纹始终较窄.此外,实验还观察到PLC带位置变更和倾角转向的演化过程.实验表明,数字剪切散斑干涉法具有高灵敏度和防震性,是研究PLC带离面变形简便有效的方法.     

基于数字图像相关法的Mg含量对Al合金Protein-Le Chatelier效应影响的实验研究

利用数字图像相关法研究了常温与恒定应变率(5.00×10~(-3)s~(-1))下Mg含量(质量分数)分别为2.30%,4.57%,6.10%及6.91%四种Al-Mg合金Portevin-Le Chatelier(PLC)效应的宏观变形行为.实验发现,Mg含量的增加导致强化效果的增强;低Mg含量(2.30%)合金中锯齿跌落幅值基本保持不变,而在高Mg含量(4.57%,6.10%,6.91%)合金中随应变增加而增加.锯齿跌落幅值随Mg含量增加而逐渐增大,在高Mg含量合金中趋于饱和.宏观局域变形带的观察结果表明PLC带宽不随Mg含量或者应变改变而变化,带内变形量随着Mg含量或者应变的增加而逐渐增大.此外,在低Mg含量合金的加载曲线后段(应变约为0.3时)观测到了特殊的周期性的衰减锯齿,相应的时域PLC带演化表明加载曲线的周期性转变大锯齿对应着空间上PLC带的转向,幅度逐渐减小的振荡对应着PLC带的传播,且在转向前后PLC带均向上连续传播.     

析出相在铝镁合金Portevin-Le Chatelier效应中的作用研究

本文研究了在相同退火热处理条件下,不同析出相含量的两种铝镁合金5456和5052在不同加载应变率下的P-LC效应. 结果表明析出相对两种材料的P-LC效应有明显影响,并且析出相含量的不同所产生的影响不同. 此外,析出相含量较少的5052合金的溶质原子的扩散方式是管扩散,而析出相含量较多的5456合金不再局限于管扩散的方式,而是更为复杂. 关键词： Portevin-Le Chatelier effect 动态应变时效 铝镁合金     

不同加载条件下位错和溶质原子交互作用的数值模拟

动态应变时效,即位错和溶质原子的动态交互作用,对合金材料的力学性质产生重要影响. 本文基于蒙特卡罗方法,建立了“多位错-溶质原子” 二维动力学模型,分别模拟了单位错-恒定应力率、多位错-无应力、多位错-恒定应力和多位错-恒定应力率四种条件下位错和溶质原子的演化过程. 单位错-恒定应力率情况下,低应力率时位错被溶质原子钉扎而无法脱钉,高应力率时位错未被钉扎而一直运动,只有在适当应力率范围内,位错才呈现出反复的钉扎和脱钉;多位错-无应力时,溶质原子向正/负位错的下/上方偏聚;多位错-恒定应力时,位错运动受溶质原子钉扎的影响随应力增大而减小;多位错-恒定应力率时,集群化的钉扎和脱钉过程导致了位错总位移呈现阶梯状的演化. 模拟结果表明：“位错-溶质原子”尺度上呈现了动态应变时效微观过程,与其理论描述相一致. 关键词： 动态应变时效 动力学模型 位错运动     

数字散斑相关法研究镍钴基高温合金中的PLC效应

作为航空发动机涡轮盘用新型材料,镍钴基变形高温合金在300～600℃温度区间内拉伸时会产生Portevin-Le Chatelier (PLC)效应.本文采用数字散斑相关方法,研究了镍钴基变形高温合金在400℃下拉伸变形过程中伴随PLC效应出现的应变局域化现象,即PLC带.实验结果表明,PLC带内的应变比试件平均应变大一个数量级,而带外部分应变接近于零.同时还观察到了带外部分的弹性收缩现象,即出现应变为负的区域.在拉伸全程中,PLC带与拉伸轴方向成约60°的夹角.PLC带的宽度均为4～4.5 mm,远大于试件最小尺寸(厚度),这一点与铝合金中的带宽与试件最小尺寸相近这一现象截然不同.     

基于数字图像相关的玄武岩纤维增强混凝土抗压实验研究

制备不同玄武岩纤维(Basalt Fiber, BF)掺量的玄武岩纤维增强混凝土(Basalt fiber Reinforced Concrete, BFRC)试块，结合数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)方法研究了BF对混凝土抗压特性的影响。结果表明，混凝土中加入适量BF可以提高其抗压强度和劈裂抗拉强度，但过量的BF会产生负面效果，且BFRC的抗压强度与劈裂抗拉强度呈线性关系；当BF掺量为0.6%时，增强效果最佳，其抗压强度比素混凝土增大24.40%,劈裂抗拉强度比素混凝土增大38.84%。通过DIC方法获取试件抗压破坏的全场应变演化，并通过应变场观察到微裂纹和宏观裂纹的发展过程。素混凝土微裂纹扩展路径单一，且宏观裂纹扩展速度较快；对于BFRC试件，微裂纹出现在多个区域，各区域微裂纹独自发展，且宏观裂纹路径较为复杂。基于应变场特征将BFRC的压缩破坏过程分为微裂纹萌生、微裂纹扩展、宏观裂纹扩展3个阶段，并分别讨论了BF在每个阶段的作用效果和机理。