动态载荷下剪切变形局部化、微结构演化与剪切断裂研究进展

总结和评述了近年来金属与合金变形局部化的形成、微结构演化与剪切断裂方面作者和相关的研究工作成果. 材料包括低碳钢, SS304不锈钢, Fe-15%Ni-15%Cr单晶, Al-Li合金,α-Ti和Ti-6Al-4V, Al/SiCp复合材料等.综述内容主要包括:采用改进的Hopkinson扭杆装置,对剪切变形局部化形成、发展和演化过程进行了实验观察与数值模拟;采用"侧剖"与"对接"等定点方法制备电子显微镜薄膜试样,对剪切带内相变与再结晶、非晶转变、旋涡结构等动态变形现象,以及与宏观动态力学行为对应的位错胞的形成、发展和坍塌等微结构特征进行了观测;提出了应变和应变率同时作为剪切带形成的两个必要条件的直接实验证据;在剪切带内发现了α'$-马氏体相变现象,以及相变产物与母体之间的晶体学关系;通过位错单滑移或交滑移等微观剪切最后发展成为宏观剪切的机制;对剪切带内再结晶结构的观测和对再结晶动力学本构关系的定量描述;对剪切带特别是``白色'腐蚀带(或相变带)的形成机制的分析和新的解释,指出 ``白色'是带内亚结构取向趋于一致,其在光学或扫描显微镜下很难辨认这些亚结构的取向差所致,并非表明剪切带内一定发生了相变;通过截断实验和实时跟踪观测发现,剪切带内微裂纹的萌生与聚合是材料承载能力骤然下降并导致最后断裂的主控因素.此外,本文对近年来在准静态和循环加载下材料的局部化形变与剪切断裂的实验结果予以简要评述,指出其微观机制与动态载荷下的截然不同, 是由位错的平面滑移所控制的,与热效应无关的等温变形.      

冲击加载下FeMnNi合金相变和层裂特性实验研究(英文)

采用激光速度干涉仪(VISAR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)联合测试技术,利用等厚对称加载和逆向加载实验,研究了Fe MnNi合金的冲击相变和层裂行为。结果发现:加载压力大于6.5 GPa时,Fe MnNi合金样品发生α→ε相变;中心稀疏波的卸载作用使内压力降至4~5 GPa时,Fe MnNi合金样品发生ε→α逆相变,并伴有卸载稀疏冲击波形成。分析Fe MnNi合金样品中塑性波、相变波、稀疏波和稀疏冲击波的传播作用过程,发现加载压力大于其相变应力时,等厚对称加载下Fe MnNi合金存在产生层裂行为的物理机制。     

纯铁材料的冲击相变与"反常"层裂

采用VISAR、X射线衍射和金相处理联合测试分析技术,开展等厚对称碰撞实验,研究了纯铁材料的冲击相变与层裂行为特征。结果发现,冲击加载压力大于纯铁材料相变阈值(13 GPa)时,等厚对称碰撞样品发生反常2次层裂。结合相关文献的实验结果,从应力波相互作用的角度分析了反常层裂形成的原因,指出纯铁材料的冲击相变和卸载逆转变及引发的稀疏冲击波是导致反常2次层裂的物理机制。     

快凝粉末冶金铝合金的力学行为

对快速凝固粉末冶金Ａｌ－Ｆｅ－Ｖ－Ｓｉ铝合金在室温与升温（２５０℃）时的单向拉伸和疲劳断裂行为进行了研究。结果表明,在２５０℃时,合金不仅拉伸延性（面缩和延伸率）明显地降低,而且其疲劳强度和寿命也明显地减小．断口观察表明,无论是单向拉伸还是循环加载其断裂方式相同,即室温断口表现为正断呈杯锥式。在２５０℃时,断口表现为斜断呈剪切式。透射电镜研究表明,这种断裂模式的改变可能与不同的位错－粒子交互作用机制有关。      

冲击相变对FeMnNi合金层裂行为影响研究

通过逆向加载和等厚对称碰撞实验相结合的方法,确定了FeMnNi合金完整的加卸载物理过程和相变层裂特征。采用修正的Boettger模型与非平衡两相相变理论模型,成功模拟再现了实验过程,解释了冲击相变、卸载逆相变及稀疏冲击波形成的物理机理。实验和数值模拟相结合,从应力波相互作用的角度定量分析了层裂发生的原因,指出层裂发生的机制正是由于受载样品发生了冲击相变和卸载逆相变。      

铍青铜柱壳膨胀断裂研究

 利用高速摄影和金相分析研究了不同热处理状态的铍青铜（QBe2）柱壳在爆轰加载下的膨胀断裂特性。研究表明：材料的细观组织决定材料的静态力学性能与动态断裂性能。当同种材料的组织结构有较大差异时，材料的静态力学性能及动态断裂性能均会有较大改变；当材料的基体组织没有明显变化、只是基体中强化相的多少发生改变时，材料的静态力学性能会有较大差异，而材料的动态断裂性能将没有明显变化，原因在于造成静态力学性能差异的强化相在爆轰加载下的性能趋于一致。     

快凝粉末冶金铝合金的微观结构

利用Ｘ射线衍射,透射电镜及高分辨电镜对快凝粉末冶金Ａ１－８．５Ｆｅ－１．３Ｖ－１．７Ｓｉ铝合金的微观结构进行了初步观察。结果表明,合金中仅含有一种硅化物强化相,即Ａｌ＿１３（Ｆｅ,Ｖ）＿３Ｓｉ,点阵常数为１．２５６ｎｍ。发现有些分布于晶内的硅化物相与合金基体具有确定的取向关系,即｛１１０｝Ａ１基体／｛１１０｝硅化物＜１１１＞Ａｌ基体／（１１０）硅化物但是位于晶界上的硅化物与基体没有确定的取向关系,而常常存在厚度约为５０Ａ的非晶层。