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应用SXR-CT技术研究闭孔泡沫铝微结构演化及变形分析

汪敏 , 胡小方 , 蒋锐 , 小平 , 朱佩平 , 黄万霞 , 袁清习

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2006.02.001

借助同步辐射硬X射线高强度、高能量、高准直、宽频谱以及可选能量等特点,对材料试件进行投影成像,并应用滤波反投影重建算法实现三维图像重建(Synchrotron X-Ray Computed Tomography).研究了闭孔泡沫铝在压缩过程中内部微结构的演化,得到了不同压缩状态下内部微结构图像,分析了闭孔泡沫铝在压缩过程中的变形及孔隙率变化.这些研究结果为泡沫铝制备工艺的改进和材料与结构的优化设计提供了有益的参考,并为泡沫铝压缩破坏机理的构建提供科学依据.

关键词: SXR-CT技术 , 闭孔泡沫铝 , 孔隙率 , 微结构演化

Al-4%Cu合金中锯齿形屈服剪切带的变形测量

项国富 , 张青川 , 刘灏文 , 江慧丰 , 小平

金属学报

通过高速CCD(1000 fps)连续记录Al-4%Cu合金材料在拉伸实验中出现的B型锯齿形屈服 (PLC)剪切带发生前后一系列非相干光散斑图, 结合数字散斑相关法图像分析技术, 定量地 给出了PLC剪切带及周围区域的位移和应变的空间分布, 再现了PLC剪切带随时间演化 发展的过程. 实验结果清楚地证实了B型PLC剪切带的一种演化机制, 即先在试样一侧 成核, 然后与拉伸轴成一定角度横向贯穿整个试样, 最终形成非均匀塑性变形带. 实 验结果表明, 在PLC剪切带形成瞬间变形带外存在弹性收缩变形.

关键词: Al-4%Cu合金 , serrated yielding

时效对Al-Cu合金中锯齿形流动的影响

江慧丰 , 张青川 , 徐毅豪 , 小平

金属学报

研究了不同热处理条件下, 时效对Al--Cu合金中锯齿形流动的影响.实验发现, 随着自然时效时间的延长, PLC(Portevin-Le Chatelier)效应出现的时间推迟. 随着时效的进一步强化(自然时效24 h, 或在353 K下保温20 min的人工时效), 应力--时间曲线上锯齿幅值减小,出现的频率迅速降低, 直至消失. 同时, 还研究了变形和时效相耦合对锯齿形应力流动的影响. 针对所得的实验结果, 肯定了基于可动位错和障碍之间的相互作用的动态应变时效微观机制假设,并探讨了出现锯齿形应力流动而无PLC变形带产生的现象.

关键词: Al-Cu合金 , null , null

Al-Cu合金中PLC剪切带成核过程三维变形的实验研究

刘颢文 , 张青川 , 卢俊勇 , 项国富 , 小平

金属学报

利用高速(1000 Hz)数字摄像系统, 对Al-Cu合金拉伸试件中跳跃式不连续传播的B类型PLC带的瞬态成核与演化过程进行连续捕捉,运用数字散斑干涉法 (DSPI, digital speckle pattern interferometry)得到PLC带成核和传播过程中由试件面内和离面位移条纹图表现的B类型带的成核和传播的三维变形过程. 实验结果显示了B类型PLC带的一种演化形式, 即带首先在试件的一侧成核产生并沿厚度方向发生剪切变形, 在观察平面上形成沿与拉伸轴方向呈53角的窄带. 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. 根据离面位移结果得到相邻发生的B型带之间的跳跃传播间距, 即在带的传播方向上, 后一条带产生在前一条的前沿, 跳跃式传播过程中相邻两条带的中心线间距为带宽的一半.

关键词: Al-Cu合金 , PLC shearing band , DSPI

Al-Cu合金中PLC效应时域和空域行为的实验研究

江慧丰 , 张青川 , 蒋震宇 , 小平

金属学报

在不同拉伸应变速率下, 得到了Al--Cu合金中PLC(Portevin--Le Chatelier)效应在时域上的三类“锯齿形”应力--时间曲线,比较并研究了三种曲线的异同及其产生的定性解释。与之相对应, 观察并分析了PLC效应空域上三种类型PLC变形带的空间传播特性.针对3 mm厚的试件, 探讨了在不同拉伸应变率下,类型 A和B的PLC变形带的传播速率随变形过程的演化;得到了在相同应变下, 变形带的传播速率和加载应变速率之间的幂律关系。同时, 还将时域上的“锯齿形”应力--时间曲线与空域上的带的传播位置-时间曲线相对应, 得到了PLC效应发生时宏观上时域和空域之间的关系。另外, 还讨论了试件厚度对PLC变形带的空间相关性的影响。

关键词: Al--Cu合金 , PLC effect , dynamic strain aging

碳化硼固相烧结微观结构演化的同步辐射CT观测

许峰 , 胡小方 , 卢斌 , 赵建华 , 小平 , 袁清习

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00175

利用同步辐射CT (SR-CT) 技术,在碳化硼陶瓷样品烧结过程中对其进行实时投影成像,并应用滤波反投影算法和数字图像处理技术,得到了样品在整个烧结过程中内部微结构演化的二维和三维重建图像,实现了对陶瓷固相烧结过程实时、无损的观测.通过重建图像清晰观测到了陶瓷样品在烧结三个阶段中颗粒接触、烧结颈形成、晶粒和气孔长大、气孔球化并收缩等烧结现象;统计了样品在不同烧结时刻的孔隙率,得到了孔隙率随烧结时间和烧结时间对数的变化曲线,并根据曲线分析了样品在不同烧结时刻致密化速率的变化,得到了烧结中期孔隙率和时间对数的线性关系.实验结果和现有烧结理论相吻合,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有效的实验数据.

关键词: 陶瓷 , sintering , synchrotron radiation X-ray computed tomography , microstructure evolution

Al-Cu合金中PLC效应时域和空域行为的实验研究

江慧丰 , 张青川 , 蒋震宇 , 小平

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2005.07.010

在不同拉伸应变速率下,得到了Al-Cu合金中PLC(Portevin-Le Chatelier)效应在时域上的三类"锯齿形"应力-时间曲线,比较并研究了三种曲线的异同及其产生的定性解释.与之相对应,观察并分析了PLC效应空域上三种类型PLC变形带的空间传播特性.针对3 mm厚的试件,探讨了在不同拉伸应变率下,类型A和B的PLC变形带的传播速率随变形过程的演化;得到了在相同应变下,变形带的传播速率和加载应变速率之间的幂律关系.同时,还将时域上的"锯齿形"应力-时间曲线与空域上的带的传播位置-时间曲线相对应,得到了PLC效应发生时宏观上时域和空域之间的关系.另外,还讨论了试件厚度对PLC变形带的空间相关性的影响.

关键词: Al-Cu合金 , PLC效应 , 动态应变时效 , 塑性失稳

时效对Al-Cu合金中锯齿形流动的影响

江慧丰 , 张青川 , 徐毅豪 , 小平

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2006.02.006

研究了不同热处理条件下,时效对Al-Cu合金中锯齿形流动的影响.实验发现,随着自然时效时间的延长,PLC(Portevin-Le Chatelier)效应出现的时间推迟.随着时效的进一步强化(自然时效24 h,或在353 K下保温20 min的人工时效),应力时间曲线上锯齿幅值减小,出现的频率迅速降低,直至消失.同时,还研究了变形和时效相耦合对锯齿形应力流动的影响针对所得的实验结果,肯定了基于可动位错和障碍之间的相互作用的动态应变时效微观机制假设,并探讨了出现锯齿形应力流动而无PLC变形带产生的现象.

关键词: Al-Cu合金 , 锯齿形流动 , 动态应变时效 , 固溶处理

Al-4%Cu合金中锯齿形屈服剪切带的变形测量

项国富 , 张青川 , 刘颢文 , 江慧丰 , 小平

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2006.06.010

通过高速CCD(1000 fps)连续记录Al-4%Cu合金材料在拉伸实验中出现的B型锯齿形屈服(PLC)剪切带发生前后一系列非相干光散斑图,结合数字散斑相关法图像分析技术,定量地给出了PLC剪切带及周围区域的位移和应变的空间分布,再现了PLC剪切带随时间演化发展的过程.实验结果清楚地证实了B型PLC剪切带的一种演化机制,即先在试样一侧成核,然后与拉伸轴成一定角度横向贯穿整个试样,最终形成非均匀塑性变形带.实验结果表明,在PLC剪切带形成瞬间变形带外存在弹性收缩变形.

关键词: Al-4%Cu合金 , 锯齿形屈服 , 数字散斑相关法 , 剪切带 , 动态应变时效

Al-Cu合金中PLC剪切带成核过程三维变形的实验研究

刘颢文 , 张青川 , 卢俊勇 , 项国富 , 小平

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2006.09.006

利用高速(1000 Hz)数字摄像系统,对Al-Cu合金拉伸试件中跳跃式不连续传播的B类型PLC带的瞬态成核与演化过程进行连续捕捉,运用数字散斑干涉法(DSPI,digital speckle pattern interferometry)得到PLC带成核和传播过程中由试件面内和离面位移条纹图表现的B类型带的成核和传播的三维变形过程.实验结果显示了B类型PLC带的一种演化形式,即带首先在试件的一侧成核产生并沿厚度方向发生剪切变形,在观察平面上形成沿与拉伸轴方向呈53°角的窄带.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.根据离面位移结果得到相邻发生的B型带之间的跳跃传播间距,即在带的传播方向上,后一条带产生在前一条的前沿,跳跃式传播过程中相邻两条带的中心线间距为带宽的一半.

关键词: Al-Cu合金 , PLC剪切带 , 数字散斑干涉法 , 离面位移 , 成核

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