不同时效状态的含铜4%的铝合金在疲劳载荷下溶质原子与位错的交互作用

为了进一步研究在疲劳载荷下含铜4％的铝合金中的位错钉扎过程,进行了经过不同时效的试样的扭转疲劳试验,测定了经过各种应力循环数N以后的滞后迴线的形状和面积,从而算出了在每次循环中的能量消耗ΔE和最大抗扭矩T_m。所选择的时效温度和时效时间是使试样中分别有G.P.[1]区,G.P.[2]区,θ′相和稳定的θ相出现。把所得的ΔE-N曲线和T_m-N曲线的变化情况作比较时可以看出,在疲劳载荷的起始阶段引起位错钉扎的并不是由于相变产物如G.P.[1]或[2]区的作用。比较并分析了在各种时效状态下的第一周能量消耗值(ΔE)₁的变化,结果指出,在所研究的铝铜合金的情形,产生ΔE的原因是由于在位错附近的点阵中有起伏的内应力场出现,因为位错在这种内应力场中往复运动需要作功。产生这种起伏的应力场的因素有点缺陷(空位和溶质原子)、原子簇、G.P.[1]区和G.P.[2]区,或者其他种不在位错线上聚集或成核的缺陷。根据上述分析,可以认为,在疲劳载荷中,使位错钉扎的是由于溶质原子气团的形成。溶质原子在疲劳过程中通过空位的帮助进入位错,形成气团,使位错被钉扎。被钉扎的位错的动性减低,因而ΔE下降。在时效过程中,在位错线上成核的θ′和θ相,对于位错线也起着一定的钉扎作用。由上述的图象还可以推知,G.P.[1]区和G.P.[2]区不是在位错线上成核的,而θ′相和θ相则是在位错线上成核的。     

在疲劳载荷下含铜4%的铝合金中的位错钉扎和解脱

【摘　要】用Al-4％Cu合金进行了恆应变扭转疲劳试验,观察到ΔE在起始阶段下降直至接近零值,经过一定的疲劳循环数以后又重新上升。金相观测的结果指出,ΔE的重新上升对应着滑移区的突然变得集中。这有力地证明了我们以前所作的假设,即局部化滑移区的出现是引起ΔE的一种基本过程。在疲劳载荷下的T_m在超始阶段上升,但上升至最高值并保持此值经过一定的疲劳循环数以后,出现骤然的下降,这正对应着ΔE的重新上升。这种现象的出现可能是反映着在前期疲劳载荷下被钉紥的位错得到了骤然的解脱。初步认为,位错的被钉紥和随后得到解脱的过程,是由于在疲劳初期所形成的溶质铜原子气团沿着位错线的某些有利地段富集成核,同时使位错线上的另一些地段从溶质原子中解脱出来。随着富集核的逐惭增大,和其间的得到了解脱的位错段的长度的逐渐增加到某一临界值,便在疲劳载荷下出现了位错“雪崩”的现象,产生了大量的新位错,这使T_m骤然降低,并且导致局部滑移地区的形成,从而使ΔE重新增加。     

铝在疲劳载荷作用下所发生的基本过程

【摘　要】进行了99.6％工业纯铝和99.99％高纯铝(退火和冷加工)的扭转疲劳试验,测定了经过各种应力循环数N以后的滞后迴线的形状和面积,从而算出了在每次循环中的能量消耗ΔE和最大抗扭矩T_m。对于所得到的ΔE-N曲线和T_m-N曲线进行了分析,并与在疲劳试验的各个阶段对于试样表面所作的金相观测结果作了比较,认为在试样中未出现局部滑移区以前,引起ΔE和T_m的基本过程是空位对于位错的钉紥作用,这是一种体积效应,但是在局部滑移区出现以后,这种滑移区引起额外的能量消耗,而对于T_m的影响并不显著,因而在这个阶段里T_m和ΔE的变化便不再彼此相对应。这种分析可以澄清过去文献中关于ΔE和T_m(代表硬度变化)在疲劳过程中的变化的许多互不一致的结果。假定实验所观测到的曲线是这两种过程(整体过程和局部过程)所引起的效应的迭加,并且假定这两种过程对于ΔE和T_m的贡献由于疲劳振幅的大小、试样的处理状态(退火或冷加工)以及所合杂质之不同而异,可以满意地解释实验所观测到的各种曲线的形状和位置。这个观点的正确与否还有待于进一步的实验证实。     

时效、断续载荷和再溶处理对于铝铜合金的疲劳过程的影响

【摘　要】本文研究了各种处理对于含铜1％、2％和4％的铝合金在疲劳载荷下ΔE和T_m的变化的影响,并进行了相应的金相观测。用Al-1％Cu合金所进行的试验指出,当外加扭应变较大时,ΔE和T_m曲线的形状类似于高纯铝或工业纯铝;当扭应变较小时,或在室温进行预先时效后,曲线的形状类似于Al-4％Cu合金。这些结果都可以根据溶质原子对于位错的交互作用的看法得到解释。对于Al-1％Cu和Al-2％Cu合金进行了断续的疲劳载荷试验,结果证明了ΔE在疲劳后期的上升是由于试样里出现了集中的粗滑移区,而不是由于疲劳载荷引起了过时效从而使试样发生软化的结果。用Al-4％Cu合金进行了疲劳和再溶处理的试验,根据ΔE和T_m曲线的表现情况来看,认为如在ΔE的后期上升后立即对试样进行再溶处理,即可以使试样回复到原来的状态,但当ΔE上升过了一个时期以后,由于试样中已有裂缝出现,对试样进行再溶处理,反足以加速试样的断裂。根据实验结果,可以总结出两个具有实际意义的推论:(1)由于粗滑移带的出现是形成疲劳裂缝的先声,所以有可能通过测量ΔE的方法来查知初发裂缝的形成;(2)通过加入合金元素和进行热处理的方法,可以推迟粗滑移带的出现,从而提高铝合金试样的疲劳寿命。     

铝-银合金在疲劳过程中所表现的一些特点

本工作进行了淬火Al-7.27％Ag合金的扭转疲劳试验,测定了各种扭应变下的△E-N曲线,并且观察了经过各种循环数以后试样的表面金相变化。实验结果指出,当扭应变较小时,△E随着循环数N的增加而逐渐下降,△E-N曲线的变化类似Al-Cu和Al-Mg合金在较低扭应变下的情况。但当扭应变较大时,△E开始略有下降,随后上升到某一较高值后再下降,直至试样断裂。△E-N曲线的形状与Al-Cu和Al-Mg合金完全不同。试样表面的金相变化分为两个明显不同的阶段。在疲劳的起始阶段,滑移痕迹细而均匀,但经过一定循环数后,少数滑移痕迹变得集中而深化。随着循环数的增加,新的滑移带在原有滑移带之间不断地出现,没有纯Al和Al-Mg合金中滑移带变宽的情况。还看到了裂纹沿晶界的形成和发展。根据溶质银原子与位错的电交互作用和位错切割银原子簇的观点,对所得到的结果进行了讨论。 关键词：     

在铝镁合金的疲劳载荷过程中溶质原子与位错的交互作用

本文进行了淬火状态的、含0.52,0.91,3.46和5.15％Mg的铝合金的扭转疲劳试验,测定了相应的ΔE-N曲线和T_m-N曲线。实验结果指出,对于含镁量为0.52,0.91％的试样来说,当表面扭应变较小时,ΔE在起始时,随着应力循环数的增加而下降。当表面扭应变增大时,ΔE-N曲线始而变平,继而上升,直至达到一较高值才稳定下来。当试样中的含镁量为3.46％时,在扭应变不太大时,ΔE-N曲线的变化情况与Al-4％Cu合金的相象,不过当扭应变足够大时,ΔE起始时上升,并且经过一个峯值又下降。当含镁量增至5.15％时,ΔE-N曲线的表现已完全与Al-4％Cu合金的相象,在所用的最高表面扭应变下也并不表现出明显的峯值。对于所用的各种成分的试样来说,最大抗扭矩T_m起始总是上升的。上述结果都可以根据溶质镁原子在疲劳过程中渐渐进入位错,形成气团来解释。可以认为,在铝镁合金的情形,产生ΔE的因素以及影响ΔE的大小的因素,对于疲劳载荷的起始阶段来说,可能都主要是由于气团的作用。当含镁量较低时,对于足够高的表面扭应变来说,气团较为松动,位错能够拖着气团运动,从而需要作功,使ΔE和T_m都上升。但当合镁量较高时,或表面扭应变不太大时,在疲劳一起始就形成了能够对于位错起钉扎作用的足够浓的气团。继续进行疲劳时,进入位错的溶质原子将使位错的动性进一步降低,导致ΔE起始下降,T_m起始上升。此外,还对于经过不同时效处理的Al-0.52％Mg和Al-3.46％Mg合金进行了疲劳试验,观测到应变时效现象,这与上述的溶质原子气团模型相合。     

用电子显微镜透射方法研究一种镍基合金高温蠕变过程的位错结构

用电子显微镜透射方法研究了一种镍基合金(Ni 80 Cr 20 Ti)在不同蠕变量以后的位错结构。蠕变温度800℃,应力5.5公斤/毫米²。在蠕变第一阶段内,主要观察到均匀分布着的零散位错。它们一般不处在滑移面上。在蠕变第二阶段内,这些位错发生聚集,并且逐渐发展成亚结构边界。所观察到的亚晶粒尺寸在2—5微米之间,由菊池线测出的取向差在20′左右。亚结构边界一般不处在滑移面上。观察结果说明,在高温蠕变的第一和第二阶段,都有位错攀移的作用。     

一种镍基合金高温蠕变过程的电子显微镜透射观察

本文在文献[1]的基础上,用电子显微镜透射方法研究了一种镍基合金(Ni80Cr20Ti)在高温蠕变第一和第二阶段内的位错结构。对蠕变第一阶段进行了较多的观察和分析。结果表明,在高温蠕变第一阶段内,形成了大量的零散位错,它们一般不处在滑移面上,并且大多是混合型位错,因此,它们是刃型位错攀移和螺型位错交滑移联合作用的结果。 关键词：     

铝铜合金在范性形变过程中的低频内耗

在小型拉力试验机上测量了几种铝铜和铝镁合金试样在拉伸形变过程中的低频内耗,观测到在内耗-应变曲线上出现一系列的跳跃现象。研究了测量温度和一些冶金因素对于这种跳跃现象的影响。实验结果指出,出现这种现象的温度范围与铝铜合金中出现台阶状或锯齿状应力-应变曲线的温度范围相对应。这表明,这种现象与在范性形变过程中所进行的应变时效过程有关,是由于位错气团在形变过程中的更迭形成和解脱所引起。 关键词：     

镍铬合金中的位错运动与位错反应

对镍铬合金中单一滑移面内和两个滑移面间的位错反应,特别是动态下的反应,进行了透射电子显微镜观察,并对其中的一些位错组态进行了衍衬分析。1.六角位错网络主要是单一滑移面内柏氏矢量相差120°的两组位错间反应的结果;2.与螺型位错一样,刃型或混合型位错也能在两个滑移面间交滑移;3.两个滑移面间的位错反应有时在其截线方向生成不滑动的位错(如L.C.位错锁)并不能完全阻挡住这两个滑移面上的位错运动;4.在含铝、钛的镍铬合金中,超点阵位错的反应与不含铝、钛的合金或无序固溶体中的位错反应相似。 关键词：     

Cyclic hardening of copper single crystals

Cyclic hardening of copper single crystals was investigated at room temperature at stress amplitudes corresponding to stages II and III of the monotonic work-hardening. At constant shear stress amplitudes corresponding to stage II of monotonic work-hardening, the cyclic hardening as a function of the number of stress cycles is independent of stress amplitude and of strain rate. Further, it seems to be able to decrease the mean free slip area of mobile dislocations so that their motion becomes almost completely reversible. Thus, neither structural changes nor final fatigue failure can be expected at these stress amplitudes. At shear stress amplitudes corresponding to stage III of monotonic work-hardening, cyclic hardening becomes the smaller the higher the stress amplitude used. The mean free slip area of mobile dislocations stays generally large enough to allow the structural changes required for cyclic softening and final fatigue failure. In the lower portion of this stress amplitude region, the strain amplitude associated with the constant stress cycling is continuously controlled by cyclic hardening, while in the higher portion, it is controlled first by cyclic hardening and then by work-hardening during the half cycle in question. Creep can also be found at these stress amplitudes corresponding to a high level in stage III.     

A study on anomalous yield drop behaviour in modified beta titanium alloys

ABSTRACT

The yield drop phenomenon observed in the Ti–15V-3Al–3Sn-3Cr (Ti–15–3) beta-titanium alloy and its anomalous behaviour in the boron and carbon added Ti–15–3 alloys have been studied. While the base and the carbon containing alloys exhibit yield drop, the boron containing alloy with smaller grain size than base alloy does not appear to show this phenomenon. Tensile tests were interrupted at different stress levels followed by analyses of slip lines and sub-structural characteristics using scanning and transmission electron microscopes to understand this anomalous yield point phenomenon. Infrared thermal imaging technique was used to map the strain localisation and the spatiotemporal evolution of deformation along the gauge length of the specimens during the tensile tests. Deformation in these alloys initiates only in a few grains. Pile-up of dislocations in these grains subsequently triggers the formation of dislocations in other grains and their rapid multiplications. The spreading of deformation by the generation of dislocations from pile up dislocations in one grain to neighbouring un-deformed grains and their rapid multiplication to new regions influence the yield drop phenomenon and its characteristics. It is shown in this study that microscopic instability in the grain level is a necessary, but not the sufficient condition for the manifestation of macroscopic instability during tensile deformation in polycrystalline materials. The presence of boride particles at grain boundaries restricts the slip transfer across the grains as well as the spreading of deformation to new regions, which causes the suppression of yield drop in the boron containing alloy.     

Analytical estimation of dislocation distribution at the tip of arrested cracks

Computer simulation technique is used for studying the plastic flow at the tip of an arrested crack in lithium fluoride crystals. Two stages of the dislocation structure formation at the tip of a crack are analyzed: the formation of slip lines at the instant of crack arresting, and their evolution after sample unloading and partial healing of the crack. The size and the number of dislocations in a slip line are determined as functions of the loading force at the instant of crack arresting and on frictional stresses. It is shown that, during sample unloading and healing, some dislocations emerge at the plane of the crack under the action of mutual repulsion and image forces, so that the dislocation density attains its maximum value at a distance from the crack tip. A finite region free of dislocations exists in the immediate vicinity of the crack tip.     

Kinetics of dispersion hardening and change in slip mechanism in Cu-Ti and Cu-Ti-Al alloys

It is shown in this paper that the hardening of Cu-Ti and Cu-Ti-Al alloys at the coherent-decomposition stage can be described in terms of the basic Mott-Nabarro mechanism. The overaging stage in Cu-Ti alloys is due to the partial loss of coherence of the -phase, though cutting of the particles by dislocations continues. In Cu-Ti-Al alloys bypassing of the particles in the way suggested by Orowan offers a possible deformation mechanism at the overaging stage. These conclusions are supported by the slip patterns obtained by electron microscopy of replicas. The small difference between the slip patterns of specimens having been quenched and those having been aged to give maximum mechanical properties should be particularly noted, since it is at variance with the data already available, mostly from aluminum alloys.