ARB过程中β钛基SMA显微结构演化及对其超弹性能的影响

本文采用复合轧制（Accumulative Roll-Bonding,ARB）工艺对β钛基形状记忆合金(SMA)进行轧制,然后700℃下快速热处理（保温5min）。利用光学显微镜（OM）和X射线衍射仪（XRD）对合金轧制热处理前后合金相组成与显微组织进行分析,并用电子万能试验机对轧制试样的力学性能和超弹性能进行测试。研究了β钛基形状记忆合金复合轧制过程中显微结构演化规律及对其超弹性能的影响。结果表明：复合轧制工艺能有效细化合金晶粒,经过轧制8道次、700℃/5min快速热处理可得到全β相合金组织,其晶粒尺寸1μm;复合轧制处理后合金的超弹性能得到了改善,在预变形为6%时,其回复变形为5.94%,回复率为99%,表现出稳定的超弹性。     

铝素坯烧结过程微结构演化的实时观测

为实现对金属粉末压坯烧结过程的实时观测,从而验证现有的相关理论,本文利用同步辐射CT(SR-CT)技术,对铝压制陶瓷坯体的固相烧结过程进行实时投影成像;应用滤波反投影算法和数字图像处理技术,得到了陶瓷坯体在整个固相烧结过程中内部微结构演化的三维重建图像,实现了对铝压制陶瓷坯体整个固相烧结过程的无损原位观测,得到了样品由烧结中期进入烧结后期的完整的演化过程图像。通过重建图像,清晰观测了样品的固相烧结过程:在烧结前、中期(烧结时间t<180min、温度T<600℃),烧结颈形成并随烧结时间生长;由烧结中期开始进入后期时(烧结时间t≥180min、温度T≥600℃),样品内部结构演化加剧,气孔由相互连通演化为相互孤立并球化。进一步在实验图像的基础上分析了二面角等烧结特征的变化情况,得到烧结颈尺寸与时间对数有较好的线性关系,并可根据曲线分辨中期、后期。统计了样品在不同烧结时间的孔隙率,得到了孔隙率随烧结时间和烧结时间对数的变化曲线;分析了样品在不同烧结阶段的致密化特点,得到了烧结中期孔隙率和时间对数的线性关系。实验结果验证了现有的烧结理论,并为进一步完善烧结理论以及建立扩散和本构模型提供了高质量的实验数据。     

SUS304奥氏体不锈钢摩擦跑和阶段的摩擦表面层演变及其对摩擦行为的影响

跑合阶段材料的形变过程与组织变化对材料的摩擦行为有重要影响.试验以SUS304奥氏体不锈钢和WCCo硬质合金球为对摩副,采用50 N载荷进行干摩擦试验,对跑合初期磨痕表面粗糙度、氧含量、硬度、形貌、物相以及磨痕截面硬度等分布进行了观察与测量.结果显示:摩擦的最初4个周次,SUS304不锈钢表层发生剧烈的马氏体相变以及塑性变形,导致磨痕表面迅速粗化并生成磨屑,这对随后SUS304不锈钢跑合阶段的摩擦行为产生了重要影响.在后续的摩擦过程中,SUS304不锈钢表层和亚表层组织逐渐演化,形成较为稳定的结构,使得摩擦过程进入稳态.     

形状记忆合金的本构模型及其有限元实施

基于塑性力学中屈服面的概率以及Liang和Brinson提出的马氏体体积百分量和应力,温度间的关系,提出了适用于描述多信形状记忆合金的形状记忆效应和伪弹性效应的本构模型,并用T．T．法对该本构模型进行了非线性有限元实施,算例表明该本构模型与实验结果比较吻合,且只需对现有非线性有限元程度稍做修改就可得到实施,简单易行,有一定的实用价值。     

多孔泡沫铝压缩过程中微结构演化

本文采用SXR-CT技术研究金属多孔泡沫铝材料在压缩过程中内部微结构的演化。获得了泡沫铝试件的各个断层图像,以及各断层图像组装得到的三维结构图像,由此计算得到不同断层的孔隙率和压缩时各断层的位移量。并给出一系列相同位置、不同压缩量状态下垂直截面图像,通过这些图像可以直接地观察压缩过程中泡沫铝内部微结构的演化。这些研究结果将为泡沫铝制备工艺的改进和材料与结构的优化设计提供有益的参考,并为泡沫铝压缩破坏机理的构建提供科学依据。其中SXR-CT技术重建图像的分辨率约为10.9μm。     

缺陷演化过程中缺陷温度场的实验研究

本文以缺陷演化过程中的共性－流变与耗散现象为研究对象，利用红外扫描技术，对缺陷演化过程中的热耗散、缺陷温度场的形成及其演变规律进行了实验研究．在此基础上，对缺陷演化过程中缺陷温度场的形成及其演变规律、缺陷间相互作用进行了初步探讨．研究结果表明：缺陷演化过程是一个能量耗散过程，且缺陷演化过程中由于热耗散而形成的缺陷温度场具有分形特性，其分形维数不仅与缺陷间相互作用有关，而且是时间的函数，体现了缺陷演化过程跨越不同层次以及过程中层次间的协同作用效应．     

Pore Space Microstructure Evolution of Regular Sphere Packings Undergoing Compaction and Cementation

We examine the pore space structure evolution of ordered uniform sphere packs: simple cubic (SC), body centered cubic (BCC), and face centered cubic (FCC), undergoing simple diagenetic processes that reduce their pore spaces. Focus is on the occurrence of pore space microstructure changes or transitions, which are followed through their characteristic or critical pore lengths (l _c). For almost all the cubic packings undergoing either compaction or cementation there are no singularities in l _c. This is a consequence of having a single pore shape controlling flow at all stages of the process. However, this is not so for the BCC packing under cementation, for which l _c is non-monotonic exhibiting a kink at ${\phi \approx 0.1452}$ , the porosity at which the pore shape controlling flow switches to a different form and position. These results for uniform compaction/cementation complement our previous works on pore networks under random shrinkage. Kinks in l _c as porosity decreases signal pore space microstructure transitions that anticipate sudden changes in the permeability?Cporosity relation as porosity decreases. The consequences are great; clearly l _c is not a constant unless the diagenetic process is mild. A l _c function of compaction/cementation advancement should be used above a transition and a different l _c function below. For the sphere packs here, once the diagenetic process has reduced the pore space substantially, a l _c function of compaction/cementation advancement is mandatory if we are to capture all significant flow features.     

高锰钢微合金化表层组织的转变及其对耐磨性的影响

本文利用X射线和透射电子显微镜考察了微合金化高锰钢在辊轧、静压和冲击磨粒磨损条件下表层组织的转变,发现高锰钢在加Nb并吹N_2以后形变时容易发生γ→α-M转变,而普通高锰钢和吹N_2高锰钢在相同条件下都只形成了大量的形变孪晶。冲击磨粒磨损试验表明,加Nb和/或吹N_2高锰钢的耐磨性比普通高锰钢的高33％—97％。文章指出,往高锰钢中加入适量的Nb,可以引起奥氏体在磨损过程中转变为形变诱发马氏体,这是强化奥氏体基体,提高高锰钢之加工硬化速率和耐磨性的有效途径之一。     

偏压对CrN涂层结构与海水环境摩擦学行为的影响

利用多弧离子镀技术在M2高速钢和p(100)单晶硅片上用不同偏压条件分别制备了4种CrN涂层,考察了涂层的显微结构、力学性能、海水环境中的电化学特性与摩擦学行为,分析了涂层的裂纹形貌与断裂机制.结果显示:交替偏压下制备的多层CrN涂层内部结构致密且硬度与择优取向梯度变化,具有高的膜基结合力(Lc大于150 N),较小的平均晶粒尺寸(70 nm),较高的自腐蚀电位(-0.234 V)和较低的自腐蚀电流(3.052×10-8A).在海水环境中与直径为3 mm的YG-6(94%WC+6%Co)硬质合金球配副,Hertzian接触应力达到3.47 GPa时,平均摩擦系数低于0.15,磨损率低于1.26×10-15m3/(Nm),磨痕内没有明显的涂层崩裂失效,耐磨损性能明显优于其余3种CrN涂层.