钟景明, 高勇, 王东新, 王学泽, 王零森[1]2004年在《金属铍的微屈服行为及机理》文中研究表明为研究金属铍的微屈服行为,通过透射电镜观察了1×10-6、50×10-6和200×10-63种不同微屈服阶段材料位错的变化,初探了铍的微屈服机理。通过130多个铍试样的微屈服强度与屈服强度的比较试验证明,用常规简单的屈服强度试验代替冗长的微屈服强度试验是可能的。
钟景明[2]2001年在《金属铍的微屈服行为及机理研究》文中认为在国家自然科学基金资助下，本研究采用光学金相显微镜，扫描电镜(SEM)、电子探针(EMSM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、力学性能(包括微屈服强度σ_(mys))等测试技术，较详尽和深入地研究了“七五”、“八五”计划期间用户一直希望解决的惯性导航和光学镜体铍材一个十分重要的问题：微屈服行为及机理。在我国金属铍的工艺、性能与微观组织结构的应用基础性研究方面进行了第一次较系统的探讨。通过本研究，基本掌握了我国铍材的σ_(mys)情况及其影响因素，为制定我国铍材σ_(mys)指标和推动铍材在航空、航天、航海方面更广泛应用将起到积极的作用。在微观组织结构研究，特别是通过位错运动状况探讨微屈服机理方面所做的工作，完善和丰富了世界σ_(mys)机理研究的内容。 利用先进的气流冲击研磨方法制得稳定低氧含量的铍粉，在国际上首次研究晶粒尺寸单独对真空热压(本文简称热压)和冷、热等静压(本文简称静压)铍材σ_(mys)的影响。发现无论是热压还是静压铍材，随着晶粒尺寸的变小，其σ_(mys)显着提高，符合Hall-Petch公式。在用相同粒度粉末成形固结时，由于热压温度较高，晶粒有所长大，因此，热压铍材σ_(mys)较静压铍材低。实验还发现，含Fe、A1等杂质较少的较高纯度的热压和静压铍材主要由基体铍和氧化铍(BeO)第二相组成。静压铍材由于其细小均匀BeO的弥散分布，加上在较低温度和高压下成形固结，从而σ_(mys)较高。与美国HIP-50相当晶粒尺寸的HIP-LS-5铍材的平均。即达到99MPa，比HIP-50铍材(83MPa)高19％，也超过了美国新一代仪表级铍材1-250(97MPa)。 开创性地用预烧结——酸洗工艺制备了相同粒度、不同BeO含量的铍粉，从而开展了BeO含量单独对铍材σ_(mys)影响的研究，得出一些新的结果：与BeO含量相比，BeO在铍中的分布状态对σ_(mys)的影响更大。沿晶界、晶内弥散分布的较细小BeO对基体铍有弥散强化作用，使σ_(mys)即较高；如果BeO较粗大地成簇状聚集在晶界，反而对σ_(mys)有不良的影响。在一种中等BeO含量高强高延铍材的实验中发现，1070℃热压，BeO含量为2．5％的铍材，其σ_(mys)达到71MPa，且延伸率达到3．52％。延伸率超过了同样BeO含量的美国I-250静压铍材17％，为今后用静压方法制备综合性能全面达到和超过I-250铍材进行了有益的探索。 论文首次制备了铁含量基本稳定，铝含量不同的铍粉，在国内第一次较全面地进行了不同Fe／Al比铍材固溶、固溶时效和退火等热处理的σ_(mys)研究，并得出许多新的和有益的结果：对于压制态热压铍材，AlFeBe4化合物析出在叁个以上晶粒交界处，且 随川含量增加，该化合物的数量增多、尺寸增大；较为粗大沿晶界分布的AIFeBe。将 导致O，s的降低。研究还发现，无论是热压还是静压被材，其压制态OW户固溶时效态 。W户固溶态O，s；首次发现固溶时析出的BeZSIO4导致BeO的聚集；由于铁含量较低，＠ 不能形成有效的固溶强化，加卜BeO的聚集，是固溶态热压被材O m，s较低的主要原因。 本实验进行的650℃10 ，J’时和20 ，］’时固溶时效处理，使热压被材中的Fe充分扩散到晶 界，与晶界处的川、Be形成川Fa4化合物；而无论压制态、固溶态，还是固溶时效 态，纯度较高的静压被材均只由基体被和第二相 BeO组成。750C和 6O（）o长时间（20 ，J’时）的退火使热压铰材中Fe、AI有效地与Be形成AIFeBfu，从而控制了晶界上游离 AI的存在，改善了材料的延伸率，且没有损害OWs。10小时和 20小时的固溶时效与 两种退火工艺均使镀材位错呈现网络结构。 本文在国际上还首次从微屈服过程分析和微屈服前后及不同微屈服阶段位错运动 状况初步探讨了镀的微屈服机理：在被材微屈服实验过程中发现，如果一种被材在施加 一小的应力时，即表现出一定应变，且随应力增加，应变增幅很快的被材，这种镀材的 O，较低；如果一种被材在一定应力范围内，应变对施加应力没有响应，且随应力增．，＿＿．＿，＿t＿、、＿．＿。，，，、＿、＿＿。、．，。＿＿＿。…．。＿＿．．一 加，应变增加缓慢，这种被材的。＿较高。没有发生微屈服的被材，其晶体中的位错 被B：0钉扎，位错密度高：产生IXIO“应变时，位错在局部少数晶粒中开始挣脱＊eo 钉扎而运动；50 XIO“应变时，大量位错在许多晶粒中运动，通过攀移，在晶界积聚形 成“瀑布式位错幕墙＼当发生 200X 10“应变时，到处可见规范的由大量位错塞积产生0 的“位错墙”；而试样拉断后，晶体中的位错已变得稀少。 通过较大量被试样的。m，和对应。M比较研究，初步总结出了对应的规律，线性 相关性较美国的为好。有望通过今后进一步的实验，总结出更为完善的规律，最终用常 规Om测试代替繁琐冗长的。，s测试。通过国产和进口应变片的对比试验，确认国产
马玲, 冯婷, 焦旗, 赵双群[3]2012年在《粉末冶金铍铝合金的微屈服行为及其机理》文中认为针对粉末冶金铍铝合金开展了微屈服行为的研究;利用SEM、TEM研究了合金在微屈服过程中不同形变量下两相的位错形态变化和断口组织特征。结果表明:合金的微屈服强度较低;铍相在未发生微屈服至发生2个微应变时(2×10-6),位错很难发现;79个微应变时,晶内晶界均出现位错;121个微应变时,位错扩大运动连接成折线状;500个微应变时,位错缠结;拉伸断裂后,晶内的位错线被拉直,晶界附近区域的位错数量减少。与铍相不同,铝相在未屈服前,就已出现少量位错;2个微应变时,基体大面积发生塑性应变;当微应变增至79个时,在外载荷和热残余应力的驱动下,铝域内的位错聚集在界面处,致使位错切入铍相内,降低铍相的形变抗力。铍铝合金的断裂模式为脆性铍相的解理断裂和韧性铝相的韧窝断裂构成的混合型断裂。
王玺[4]2014年在《SiC/Al复合材料微屈服行为与强化机理研究》文中指出Si C/Al复合材料具有优异的微屈服强度、比刚度和适中的热膨胀系数,已经成功应用于精密仪表零件之中。然而目前为止,还有一些基础问题尚未形成明确的理论。例如,增强体尺寸对微屈服强度的强化机理问题,基体中析出相长大会降低长期服役过程中稳定性问题等。为解决高尺寸稳定性Si C/Al复合材料性能设计基础问题,本文围绕微屈服强度的尺寸效应和基体合金优化选择这两个问题展开研究。首先采用应变梯度理论研究了颗粒尺寸对复合材料微屈服强度的强化机理,进而采用有限元的方法建立含颗粒尺寸项的微屈服强度预报模型,为颗粒尺寸的选择提供了依据;继而,针对基体析出相长大的问题,提出了适用于长期使用时具有高微屈服强度的合金元素优选方法,优选出合金元素Sc,Zr,Mg,并采用压力浸渗技术制备了相应的复合材料,系统研究了添加优选合金元素的Si C/Al复合材料微观组织和微屈服强度,探讨了合金元素对Si C/Al复合材料微屈服强度的强化机理,为合金元素的优化设计提供了一定的基础。采用压力浸渗法制备了4种Si C颗粒尺寸的Si C/Al复合材料,研究了Si C颗粒尺寸对Si C/Al复合材料微屈服强度的影响规律。结果表明,随着颗粒尺寸减小,微屈服强度提高。通过建立微观的应变梯度模型,证明了颗粒尺寸是通过改变颗粒间距进而改变基体中的应变梯度,从而改变复合材料的微屈服强度的。进一步研究发现,颗粒尺寸对复合材料微屈服强度的强化效果主要是依赖于铸造冷却阶段产生的几何必需位错。依据颗粒尺寸对微屈服强度的强化机理,在对基体塑性段本构关系修正的基础上,采用有限元的方法建立了描述颗粒尺寸对Si C/Al微屈服强度作用的预报模型。对比了不同几何模型或本构方程对复合材料微屈服强度的影响,证明多颗粒模型和“CTE+EM”的本构关系更适用于Si C/Al复合材料。采用此模型预报了不同颗粒尺寸的Si Cp/pure Al复合材料微屈服强度,进而以颗粒尺寸为5μm的复合材料为例进行了实验验证,预报结果与实测值相对偏差为11.7%,证明模型具有一定的可靠性。针对Si C/Al复合材料析出相长大致使长期服役稳定性差的问题,结合Ostwald粗化理论,获得了在铝合金中添加的合金元素选择方法:i)能与Al形成具有强化作用的金属间化合物;ii)最大固溶度大,室温固溶度小;iii)低扩散系数;iv)沉淀相与Al基体共格;v)传统铸造技术可制备。并据此原则,优选了基体合金元素Sc,Zr,Mg,研究了合金元素对Si C/Al复合材料微观组织和微屈服强度的强化机理。研究了添加Sc,Zr后Si C/Al-Sc-Zr复合材料的微观组织、在不同热处理工艺下的微屈服强度,揭示了Sc,Zr对微屈服强度的强化机理。结果表明,添加Sc-Zr后,Si C/Al复合材料基体在铸态时形成了300nm的超细晶粒。时效过程中,析出相Al3(Sc,Zr)在晶内形核长大,析出相与基体由共格关系变为半共格关系。析出相密度则在350°C存在峰值16.7×1013m-2。添加Sc-Zr元素后,铸态Si C/Al复合材料基体的主要强化机制由位错强化转为细晶强化。峰时效时,析出相Al3(Sc,Zr)是通过使位错发生Orowan绕过机制发挥强化作用的,复合材料的微屈服强度达到166.8MPa。研究了进一步添加Mg元素对Si C/Al-Sc-Zr-(Mg)复合材料微观组织及不同热处理工艺下微屈服强度的影响。Mg的添加提高了Al3(Sc,Zr)相形核率,从而使相同热处理条件下基体中Al3(Sc,Zr)相平均粒径更加细小,析出相面密度也更高。Mg元素的添加除自身的固溶强化外,还能够对Al3(Sc,Zr)相细化而带来额外的Orowan强化效果。峰时效的Si C/Al-Sc-Zr-Mg复合材料微屈服强度为250MPa,较Si C/pure Al提高了120%。
参考文献：
[1]. 金属铍的微屈服行为及机理[J]. 钟景明, 高勇, 王东新, 王学泽, 王零森. 中国有色金属学报. 2004
[2]. 金属铍的微屈服行为及机理研究[D]. 钟景明. 中南大学. 2001
[3]. 粉末冶金铍铝合金的微屈服行为及其机理[J]. 马玲, 冯婷, 焦旗, 赵双群. 稀有金属材料与工程. 2012
[4]. SiC/Al复合材料微屈服行为与强化机理研究[D]. 王玺. 哈尔滨工业大学. 2014
标签：金属学及金属工艺论文; 机械工业论文; 屈服强度论文; 复合材料论文;