摘要：无碳化物贝氏体钢(carbide-free bainitic steel,CFB steel)由于存在精细的贝氏体微观结构和残余奥氏体结合,因此展现出良好的强塑性平衡。然而,这种优异的力学性能通常是添加高碳含量并结合额外的贝氏体等温处理来实现,这不仅恶化焊接性能,而且也不利于经济成本和生产效率。为了克服这种缺点,通过热轧后的卷曲冷却过程代替了传统的贝氏体等温处理,设计了2种热轧低碳CFB钢,其微观结构分别为铁素体+贝氏体(命名为FB钢)和完全的贝氏体(命名为B钢)。研究了这2种钢的微观结构和力学性能之间的关系。F-B钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断裂应变分别为(575±8) MPa、(853±12) MPa、19.0%±0.1%和0.63±0.03。相对比F-B钢,B钢展现出稍低的伸长率,为14.7%±0.2%,而屈服强度、抗拉强度和断裂应变明显提高,分别为(772±11) MPa、(1 160±10) MPa和0.78±0.02。其中B钢展现出更高的屈服强度和抗拉强度主要归结于其完全的贝氏体结构,其可以实现类似于位错强化、细晶强化和第二相强化的作用。此外,进一步详细地研究了它们的变形与损伤行为。结果表明,F-B钢中由于存在铁素体和含量多且更稳定的残余奥氏体,其促进了更持久的加工硬化能力,这是其具有更高伸长率的关键。而B钢由于具有更均匀的微观结构和更低的碳含量,因此变形过程中有助于微观应变的分布均匀,这有利于抑制变形损伤的形成,从而促进断裂应变的提升。

摘要：水牛角角鞘是一种具有优异力学性能的生物材料,本文主要研究其力学性能和变形损伤机理的各向异性。首先,通过同步辐射断层扫描技术和扫描电镜分别获得了角鞘在初始状态下的三维结构和3个不同方向(纵向、横向和径向)的微观形貌,发现角鞘由波浪状片层沿径向堆叠而成,大量沿纵向生长的长条形孔隙随机镶嵌其中。随后利用自制的微型材料试验机开展了角鞘沿3个方向的准静态压缩实验,并通过准原位扫描电镜表征技术观测试样的变形损伤过程。宏观应力-应变曲线表明,角鞘表现出明显的各向异性:纵向具有最高的屈服强度,而径向表现出最大的塑性硬化率。准原位扫描电镜图像揭示了不同方向的裂纹成核和扩展模式存在明显差异。纵向上,片层屈曲诱导初始孔隙沿横向扩张,并沿层间界面相互贯通形成宏观裂纹;横向上,波浪状片层在压缩载荷下会发生显著的弯曲变形,层间易发生滑移开裂;径向上,层间相互挤压将初始孔隙压实,此后试样内出现沿45°方向的“X”形剪切带。变形机制的差异本质上来源于角鞘特殊的微观结构——波浪状片层和单向排布的长条形孔隙,最终导致了宏观力学性能的各向异性。上述结果不仅解释了牛角优异力学性能的物理基础,而且对仿生材料设计具有参考意义。

摘要：概要地介绍了汽车零件损伤的变形损伤。指出零件使用中产生变形的原因主要有三方面：内应力、外荷载及温度。

摘要：材料及其制品的失效源于微小变形损伤和缺陷,近年来针对材料微纳米力学行为的研究受到国内外学者的广泛关注。论文以微纳米压痕/划痕测试技术为着眼点,针对国内外研究的现存不足,开展了其测试理论、仪器设计、制造、装配、检测控制、调试、校准等研究,研制了具有自主知识产权的离位和原位压痕/划痕测试仪器,并借助自制仪器开展了典型应用与功能扩展。