塑性工程學報：加壓路徑對超塑脹形空洞的影響
2023-10-14【作 者】宋玉泉;李文
【前 言】
研究空洞對空洞敏感性材料超塑性的影響，是探索超塑變形微觀機理的一個重要方面[1]。
傳統(tǒng)的觀念認為，空洞會使材料的延性降低，導致早期準脆性斷裂，并惡化常溫使用性能[2]。由于超塑變形具有強的結構敏感性，因此空洞的形貌和分布不僅受應力狀態(tài)的影響，而且受加載路徑的影響。
對于前者，近年來一些學者做了有價值的研究[3-5]，但是迄今尚未見到關于后者的研究報道。作者曾通過不同加壓路徑對超塑脹形m—logε曲線影響的研究，得出恒應變速率脹形效果最好，恒速脹形次之，恒壓脹形最差的結論[6]。
本文應用金相顯微鏡、掃描電鏡和x一射線小角度散射法，觀測分析了不同加壓路徑對超塑脹形微空洞形貌和分布的影響。結果表明，恒應變速率脹形的微空洞量多、細小分布均勻，且處于亞穩(wěn)定狀態(tài)。恒壓脹形的微空洞易由亞穩(wěn)定變?yōu)榉€(wěn)定，并會迅速交連長大，形成網(wǎng)絡。恒速脹形的微空洞形貌介于兩者之間。由于選用的是典型超塑性合金ZnA14Cu，所以研究結果對空洞敏感性材料具有普遍性。
【結論】
不同加壓路徑對脹形的超塑性及其空洞的數(shù)量、分布和形貌都有明顯影響。因此，選擇最佳加載路徑是探索超塑變形微觀機理和發(fā)揮材料的潛在超塑性能的一條不可忽視的途徑。
1)恒壓脹形的初始應變大于微空洞形核的臨界應變，空洞長大基本上受塑變機制控制。因此，微空洞的數(shù)量較少、長大快、形狀不規(guī)則，并易聚合交連形成微裂紋，不利于發(fā)揮材料的潛在超塑性能。
2)恒應變速率脹形的初始應變小，有利于空洞形核，空洞長大基本上受擴散機制控制。因此，微空洞的數(shù)量較多、長大較慢、呈等軸形，不易于交連聚合成微裂紋，有利于發(fā)揮材料的潛在超塑性能。
3)恒速脹形介于以上兩者之間，并且接近于恒應變速率脹形的情形。
以下是正文：
