Al-Mg合金中析出强化相对Portevin-LeChatelier效应的影响

Portevin-Le Chatelier(PLC)效应作为广泛存在于各种合金材料中的重要塑性失稳现象一直受到研究者的广泛关注.本文对镁原子质量百分含量分别为2.5%和5%的两种铝合金-国标LF2和LF5铝合金进行宏观拉伸实验和透射电子显微镜观察实验.通过宏观和微观实验结果的对比分析表明,由于LF5合金中作为溶质的Mg原子的含量相对于LF2合金成倍增加导致析出相颗粒数量也成倍增加,进而引起PLC效应在强度和加工硬化时间的倍增,这些对应关系表明Al-Mg合金中析出相颗粒是产生并影响PLC效应的重要因素.实验结果显示虽然析出相颗粒数量在多方面影响PLC效应,但是对其飞行时间的影响却微乎其微.     

Al-Mg合金中析出强化相对Portevin-LeChatelier效应的影响

Portevin-Le Chatelier(PLC)效应作为广泛存在于各种合金材料中的重要塑性失稳现象一直受到研究者的广泛关注.本文对镁原子质量百分含量分别为2.5%和5%的两种铝合金-国标LF2和LF5铝合金进行宏观拉伸实验和透射电子显微镜观察实验.通过宏观和微观实验结果的对比分析表明,由于LF5合金中作为溶质的Mg原子的含量相对于LF2合金成倍增加导致析出相颗粒数量也成倍增加,进而引起PLC效应在强度和加工硬化时间的倍增,这些对应关系表明Al-Mg合金中析出相颗粒是产生并影响PLC效应的重要因素.实验结果显示虽然析出相颗粒数量在多方面影响PLC效应,但是对其飞行时间的影响却微乎其微.     

A1-Mg合金中析出强化相对Portevin—Le Chatelier效应的影响

Portevin—Le Chatelier（PLC）效应作为广泛存在于各种合金材料中的重要塑性失稳现象一直受到研究者的广泛关注。本文对镁原子质量百分含量分别为2．5％和5％的两种铝合金一国标LF2和LF5铝合金进行宏观拉伸实验和透射电子显微镜观察实验。通过宏观和微观实验结果的对比分析表明，由于LF5合金中作为溶质的Mg原子的含量相对于LF2合金成倍增加导致析出相颗粒数量也成倍增加，进而引起PLC效应在强度和加工硬化时间的倍增，这些对应关系表明A1-Mg合金中析出相颗粒是产生并影响PLC效应的重要因素。实验结果显示虽然析出相颗粒数量在多方面影响PLC效应，但是对其飞行时间的影响却微乎其微。     

Al-Cu合金Portevin-Le Chatelier效应的多重分形分析

区别于传统的非线性动力学的吸引子结构分析,本文采用多重分形分析的研究方法讨论不同加载应变率条件下Al-Cu合金Portevin-Le Chatelier效应的多重分形特征,以揭示控制不同带型的内在动力机制。结果表明不管是哪种带型,都在一定尺度上存在着多重分形结构;同时发现B带的应力信号的均匀性高于A、C带,这反映了随着加载应变率的降低,动力系统由自组织临界性经拟周期状态过渡到混沌状态。     

白光散斑相关法多尺度分析Portevin-Le Chatelier剪切带变形

在适当的温度、应变率或预变形下,合金材料的拉伸试验中,将会出现伴随雪崩式剪切变形带的锯齿形塑性失稳、即PLC(Portevin-Le Chatelier)效应。本文利用图像相关求位移场的方法,对恒定加载应变率下(10-4/s),拉伸铝合金(A2017)试件时出现的PLC效应从宏观剪切带变形到微观晶粒变形等多尺度进行了观察和定量化的分析。通过对PLC效应发生时采集的试件表面的白光散斑图进行相关运算,得到试件表面剪切变形区域各点的精细位移,并在此基础上计算出剪切带区域的应变分布及剪切带的宽度。实验结果显示,当PLC效应发生时,剪切带区域的应变曲线呈台阶型,带的前后边缘应变梯度较大,中间近似呈平台状,带外区域应变值接近零,塑性拉伸变形主要集中在带内。     

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.     

快速傅里叶变换分析6061铝合金在不同自然时效时间下的PLC效应

快速傅里叶变换对复杂波形曲线的频率组成分析具有高效性和独特性.利用该方法对不同自然时效时间的6061铝合金在恒定应变率下的拉伸应力曲线,进行了整体及局部的频谱分析,实验发现,随自然时效时间延长,材料的屈服强度和抗拉强度逐渐增大,应力跌落幅值逐渐减小,应力锯齿类型由B型向A型过渡.整体频谱分析中,自然时效0～2h在1.9...     

Al-Cu多晶合金中锯齿形屈服现象的时序统计研究

合金中溶质原子和可动位错之间的交互作用引起材料的固溶硬化,这一交互作用在合适的应变率和温度条件下可重复发生,称为动态应变时效(DSA),从而导致锯齿形的应力屈服,同时伴随着变形带的产生,被称为Portevin-Le Chartelier(PLC)效应。本文对Al-Cu多晶合金锯齿形屈服现象中应力跌幅、跌落时间等多个特征物理量时序演化规律进行了系统的研究。结果显示,跌落时间对应变不敏感;1mm和2mm厚度试件的应力跌幅和再加载时间都近似随应变线性增加,3mm厚试件的统计结果则显示出一个明显的转变点。最后本文结合动态应变时效原理和晶体位错学,分析了实验条件(应变率和试件尺寸)对各特征物理量的影响。     

基体微尺度效应对弹塑性多孔洞材料本构势及孔洞长大的影响

基于尺度相关的应变梯度塑性SG理论,对含孔洞的球形体胞模型进行了解析分析,得到了在基体梯度塑性环境下球形孔洞的演化规律,给出了弹塑性孔洞材料的宏观屈服面方程.与现有的基于尺度无关塑性理论的Gurson模型相比,该模型考虑了基体材料的特征长度l与孔洞半径a之比λ(λ=l/a)对多孔材料宏观屈服面和孔洞演化规律的影响.当不计基体材料的塑性梯度效应和硬化效应时,该模型能退化到经典的Gurson模型.     

残余应力及尺寸效应对纳米压痕力学性能的影响研究

为研究残余应力对材料纳米压痕力学性能存在的影响,本文基于低阶应变梯度塑性理论(CMSG),提出了一个采用位错密度描述残余应力的理论模型。根据该理论模型构造了相应的数值积分方案,并结合有限元模型数值分析了尺寸效应和初始残余应力对纳米压痕力学性能的影响。模拟结果发现,残余应力对材料硬度和纳米压痕载荷-位移曲线有显著影响。残余压应力几乎不影响塑性影响区的大小,但由于压痕产生的压应力场和残余压应力场叠加,使得产生压痕后的应力值更大,而残余拉应力对塑性影响区有较大影响。残余应力的存在会导致样品内位错快速增殖,位错密度几乎是无残余应力的10倍。此外,该模型成功地预测了压痕尺寸效应(ISE),即随着压痕深度减小,硬度增加。模型预测结果与已有实验结果的误差在16%以内,从而验证了模型的有效性。     

Influence of precipitation on the Portevin-Le Chatelier effect in Al-Mg alloys

In the alloy with solute content higher than the limiting solubility, the solute atoms that have failed to dissolve will precipitate from the solid solution and form precipitations. In this study, the Portevin-Le Chatelier (PLC) effects in annealed 5456 and 5052 aluminum alloys with different precipitation contents have been investigated under different applied strain rates. The results suggest that precipitations have significant effect on the PLC effect and the more the precipitations are, the greater the influence is. Furthermore, the solute diffusion is pipe diffusion in 5052 alloy with lower precipitation content. However, for 5456 alloy with higher precipitation content, the diffusion is no longer the case but more complex.     

铝合金中PLC变形带的轨迹观察和研究

本文采用了动态数字散斑干涉法 (DSPI) ,对恒定加载应变率下铝合金试件的拉伸实验作了直接地观察和研究。实验记录了三种类型的PLC(Portevin LeChatelier)变形带 (类型A、B、C)在试件表面的产生过程 ;追踪了它们产生和传播的空间轨迹 ;探讨了在室温下出现不同类型PLC带所必需的加载应变率范围 (当 ε≥ 5× 1 0 - 4 s- 1 时 ,变形过程中以A类型的PLC带为主 ;当 ε <3× 1 0 - 5s- 1 时 ,则大量出现C类型的PLC变形带 ;而B类型的带将出现于这两者之间 ) ;并对”锯齿形”应力曲线中应力下掉的幅值进行了统计研究。同时 ,针对连续传播的A类型带和跳动传播的B类型带 ,得到了变形带的传播速度在变形过程中的递减演化趋势。实验还观察到随着塑性变形量的增加 ,变形带的倾斜方向会发生对称迁移现象。A、B带在拉伸试验过半时迁移现象发生 ,而C带在拉伸试验的初期即频繁出现     

高速DSPI研究PLC剪切带成核演化过程

在适当的温度、应变率和预变形下,合金材料的拉伸试验中,将会出现伴随应力锯齿形跌落的雪崩式剪切变形带,即PLC(Portevin-Le Chatelier)效应。本文利用高速(1000 fps)数字散斑干涉法(DSPI),对不同加载应变率下,铝合金(LY10)试件中出现的连续(A-type)、间断(B-type)传播和随机(C-type)出现的三种PLC剪切带的瞬态成核与演化过程进行捕捉,通过对捕捉的试件表面系列散斑干涉图进行顺序相减处理,得到试件表面变形过程中位移的分布和演化系列条纹图。实验结果显示,对应于三种类型的剪切带,有两种主要的成核演化形式:1.A型剪切带的主要成核形式为先形成一个在观察平面上与拉伸轴方向成60°角并且横跨试件宽度的窄带,伴随着应力下落,剪切带开始沿自身宽度方向高速扩展达到最终宽度;2.对应于B、C型剪切带,先在观察平面上试件的一侧形成沿与拉伸轴方向呈60°角、长度约为最终长度一半的窄带。随着应力下落,带的前沿开始向试件的另一侧面沿自身长度方向传播,在传播过程中带逐渐沿自身宽度方向膨胀。带的前沿贯穿试件后,带开始高速膨胀,导致雪崩式剪切变形发生。     

利用动态DSPI及其时域位相分析研究Portevin—Le Chatelier滑移带

Portevin—Le Chatelier(PIC)效应是一种典型的塑性失稳现象，我们提出了一种新方法对合金材料中的PIC效应进行直接的观察和定量化的研究，这种方法的原理基于干涉散斑图样的位相差是一个与时间相关的单调函数，当PIC效应发生的时候，干涉散斑图序列被高速采集记录下来进行时域位相分析，同时通过动态散斑干涉法补偿位移，利用这种方法可以得到PIC滑移带及周围区域沿拉伸方向的位移分布并估算由滑移引起的试件的伸长。     

Influence of Portevin-Le Chatelier Effect on Shear Strain Path Reversal in an Al-Mg Alloy at Room and High Temperatures

The main objective of this study is to characterize the mechanical behaviour of an Al-Mg alloy in conditions close to those encountered during sheet forming processes, i.e. with strain path changes and at strain rates and temperatures in the range 1.2×10^?3–1.2×10^?1 s^?1 and 25–200°C, respectively. The onset of jerky flow and the interaction of dynamic strain ageing with the work-hardening are investigated during reversed-loading in specific simple shear tests, which consist of loading up to various shear strain values followed by reloading in the opposite direction, combined with direct observations of the sample surface using a digital image correlation technique. Both strain path changes and temperature are clearly shown to influence the occurrence and onset of the Portevin-Le Chatelier (PLC) effect. Moreover, the Bauschinger effect observed in the material response shows that the PLC effect has a major influence on the kinematic contribution to work-hardening as well as its stagnation during the reloading stage, which could open up interesting lines of research to improve theoretical plasticity models for this family of aluminium alloys.