[振动时效机理的研究

年 月 吉 林 大 学 自 然 科 学 学 报 第 期 一 振 动 时 效 机 理 的 研 究 宋天 民 张国福 抚顺石油学院化工机械系 , 尹 成江 抚顺 提要 以透射 电镜观测 实验 为荃础 , 用位错一 内耗理论解释 了振动 时效降低和调 整残余应 力 的机理 , 揭 示 了振动时效效果与金属材 料 中位错 组 态与位错密度变化 的内在联系 , 给 出 了一 种较完整 的振 动时效机 理理 论 关键词 振动时效 , 位错理论 , 机 』 理 近年来 , 振动时效技术的应用有了很大发展 , 但因对振动时效机理缺乏深入研究 , 而未形成科技 界公认的理论体系 因此振动时效机理的研究 , 仍是国内外关 注的课题 目前 , 关于振动时效机理的 假设 , 大体上可概括为六种 , 一 了 塑性变形理论 宏观微观应力理论 位错理论 弹性变形理论 挤压 拉伸 理论 内耗理论 这几种假设基本上是 以振动时效前后构件发生宏观性能变 化为推理基础 有 些假说虽是从振动时效过程的内在微观本质出发 , 但多数未经实验证实 本文 以实验 透射 电镜观测 为基础 , 用位错理论与内耗理论结 合解释振动时效的机理 试 验 试件 试件由 中间对开 角 型槽的 热轧 二次焊接而成 如 图 所示 采用埋弧 自动焊法 尸尸尸尸 图 焊接试件及坡 口 型 振动时效 振动设备采用海伦振动时效设备厂产品 一 型振动时效装置 , 通过振动前零档扫频 , 确定试 件的固有频率为 在其共振频率上振动 , 激振器选在 档 , 动应力值为 残余应力测试 用小盲孔释放法 , 分别测量工件振前 、 振后 、 搁置 后近焊缝 区的残余应力 , 测量结果列于 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 从表 可以看出 , 振后的残余应力分布明显均化 , 振前的高残应力降低 , 达到 了调整残余应力分布 的 目的 振后放置一段时间 , 有回复现象 金相观测 分别在振前 、 振后工件近焊缝 区同一位置取样 , 抛光 , 进行表面腐蚀 用金相显微镜观测位错露 收稿 日期 一 一 年 月 吉 林 大 学 自 然 科 学 学 报 第 期 一 振 动 时 效 机 理 的 研 究 宋天 民 张国福 抚顺石油学院化工机械系 , 尹 成江 抚顺 提要 以透射 电镜观测 实验 为荃础 , 用位错一 内耗理论解释 了振动 时效降低和调 整残余应 力 的机理 , 揭 示 了振动时效效果与金属材 料 中位错 组 态与位错密度变化 的内在联系 , 给 出 了一 种较完整 的振 动时效机 理理 论 关键词 振动时效 , 位错理论 , 机 』 理 近年来 , 振动时效技术的应用有了很大发展 , 但因对振动时效机理缺乏深入研究 , 而未形成科技 界公认的理论体系 因此振动时效机理的研究 , 仍是国内外关 注的课题 目前 , 关于振动时效机理的 假设 , 大体上可概括为六种 , 一 了 塑性变形理论 宏观微观应力理论 位错理论 弹性变形理论 挤压 拉伸 理论 内耗理论 这几种假设基本上是 以振动时效前后构件发生宏观性能变 化为推理基础 有 些假说虽是从振动时效过程的内在微观本质出发 , 但多数未经实验证实 本文 以实验 透射 电镜观测 为基础 , 用位错理论与内耗理论结 合解释振动时效的机理 试 验 试件 试件由 中间对开 角 型槽的 热轧 二次焊接而成 如 图 所示 采用埋弧 自动焊法 尸尸尸尸 图 焊接试件及坡 口 型 振动时效 振动设备采用海伦振动时效设备厂产品 一 型振动时效装置 , 通过振动前零档扫频 , 确定试 件的固有频率为 在其共振频率上振动 , 激振器选在 档 , 动应力值为 残余应力测试 用小盲孔释放法 , 分别测量工件振前 、 振后 、 搁置 后近焊缝 区的残余应力 , 测量结果列于表 从表 可以看出 , 振后的残余应力分布明显均化 , 振前的高残应力降低 , 达到 了调整残余应力分布 的 目的 振后放置一段时间 , 有回复现象 金相观测 分别在振前 、 振后工件近焊缝 区同一位置取样 , 抛光 , 进行表面腐蚀 用金相显微镜观测位错露 收稿 日期 一 一 尺寸稳定性 机 理 分 析 振动时效是在共振条件下对金属构件施 以循环动应力作用 , 达到 降低或调整构件中残余应力 , 稳 定构件尺寸等 目的 对于焊接件 , 其残余应力可分为两种 , 一种是在 比较广的范围内处于均一状态的 宏观应力 另一种是在金属晶体 内和 晶界间等狭窄范围内处于非均一状态的微观应力 宏观应力是把 构件整体看成为均衡体 , 是处于均衡状态下的弹性应力 此时 , 构件本身具有一定的弹性能 , 处于亚 稳态下 因而 , 对构件加工分割 , 会使应力松驰 , 构件产生弹性变形 , 造成尺寸不稳定 微观应力是金 属晶体内部的位错和其它缺陷及晶界非均衡分布着的应力或变形 若施加机械振动 , 晶体内的位错运 动产生滑移线 , 晶体发生微观塑性变形 同时 , 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 内部的宏观残余应力得以松驰 , 而使微观应力增 加 , 这就达到了调节应力稳定构件尺寸的 目的 已有的工作表明 , 振动时效后材料 比未振动时效和热时效时材料的抗拉性能和断裂韧性都有明显 的提高二 , 而且振动时效后材料的松驰性能也更好 「 ’ 这说明振动时效能使构件抵抗塑性变形能力增 强 金属晶体的塑性 变形大多以 滑 移方式进行 , 而滑移是 由于滑移面上的位错运 动造成的 可见 , 研 究振动时效过程中位错组态和位错密度的变化是研究振动时效机理的基础 振动时效 可以看成是在周期动应 力作用下 , 循 环应变的过程 由于 金属 晶体 内存在有大量的位 错 , 在循环应变下 , 位错克服阻力而运动 , 产生滑移线使晶体发生微观塑性形变 对于纯金属 , 位错运 动阻力除点阵阻力和界面阻力外 , 还有来 自与其它位错的交互作用阻力 所以 , 在循环应变下 , 位错 运动实际是晶体内位错密度和位错组态的演化过程 , 这从对纯铝的研究中得到证实 『 对 于合金材料 , 由于合金元素的存在 , 基体金属是含有溶质原子呈置换或间隙形式存在的固溶 体 溶 质原子在晶格中产生应力场 , 它与位错的弹性应力场之间要产生相互作用 如果溶质原子扩散 到刃型位错附近或刃 型位错运动到溶质原子附近 , 溶质原子就会被吸附到位错线附近 , 致使位错运动 阻力增大 , 这一现象在内耗理论的研究中已得到 了证实 『 ’ 如果溶质原子与位错的相互作用非常强烈 , 此时位错将处于非常稳定状态 , 其位错 内耗值几乎是零 尸 这种溶质原子对位错的钉轧作用 , 将使晶 体得 以强化 由此可见 , 振动时效机理研究 , 可从位错 内耗理论入手 , 运用 已有的理论和公式对其进 行解释 由位错内耗理论 一 ’ 一 , , 式中 一 ‘为材料的位错内耗值 是 比例 系数 为位错密度 是可动位错段长度 可以对振动时效 整个过程做如下解释 在金属构件进行振动时效初期 , 所施加振动能量很容易使构件中存在的原始位错克服各种阻力而 开动 , 同时不断产生新的位错 , 使位错密度 不断增加 而这 个期间的可动位错段长度 变化很小 此时位错内耗 一 ‘与位错密度 成正 比关 系 因此振动时效的宏观表现为工作电流显著减少 , 应力一应 变特性变化明显 , 振动时效效果显著 随着振动的继续进行 , 位错密度增加到一定程度后 , 位错 与溶 质原子的作用机会增加 同时 , 构件中位错组态将发生变 化 , 堆积及相互缠结 见图 对位错运动 起钉轧作用 , 使可动位错段长度 急剧缩短 , 直到 振动时效后期 由于位错段长度 与位错内 耗 一 ’是平方正 比关系 , 而 八 与 一 ‘是一次方关系 , 这时位错内耗 一 ‘与位错密度曲线应呈衰减趋势 , 最后 一 ‘值趋于零 此时 , 对应的振动时效的宏观表现为工作 电流平稳 , 应力 一应变特性无变化 , 振动 时效效果达到稳定 这种效果有两点 一是使构件基体内晶体结构得 以强 化 , 导致金属构件抗变形能 力增强 另一个是降低 最高点 或均 化构件中的残余应力 其本质可作如下解释 振动时效提高金属构件抗形变能力的本质 在迭加应力 ‘ 。 , 内 是振动时的动应力 , 。 。 是构件内残余应力 作用下 , 使金属构件中晶粒 内的 位错产生运动 , 而产生新的位错 位错运动时 , 往往是在软取 向晶面首先运动 , 这种运动将受阻于晶 界和其它障碍 动应力不断激起位错运动 , 位错运动时又将不断产生增殖 , 这些位错将积聚缠结 , 从 而使位错的组态发生变化 , 位错密度增加 , 位错阻力也同时增大 在给定条件下 , 这种过程基本达到 一 一 稳定状态时 , 将使晶体强化 , 从而提高了构件抗变形能力和尺寸稳定性 振动时效降低或均化构件残余应力的本质 在构件中高残应力区 , 激振应力与构件中残余应力迭加 , 使金属晶体产生位错运动 这时高残余 应力 区的位错塞积群将被开动 , 使晶体产生微观塑性变形 , 高残余应力得以释放 , 达到均化应力的 目 的 综上所述 , 我们得 出如下结论 振动时效的过程实质上就是金属材料内部晶体位错运动 、 增殖 、 塞积和缠结过程 振动时效的 效果是 由于位错组态变化和位错密度变化的结果 在给定条件下 , 经过振动时效后的金属构件内部晶体的位错组态发生了变化 , 即位错有塞积和 缠结现象 同时 , 位错密度增加 参 考 文 献 , 一 】 一 氏 压 一 一 焦馥杰 , 茅 鹏 , 沈瑜书 振动时效机理研究 上海工程技术大学学报 , , 史美堂 金属材料及热处理 上海 上海科学技术出版社 , 李洪升 , 李光伟 , 孙丰华等 振动消除残余应力的研究 石油化工设备 , , 费广涛 , 朱展刚 铝在循环应变下的超声衰减和 位错组态的电镜观察 内耗与超声衰减第三次全 国固体内耗与超 声衰减学术会议 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 集 , , 一 , 一 一 敢景文 , 赵增棋 , 贺礼端等 铁磷合金中的 一 乏一 峰 物理学报 , , ︸ ,立,‘一 几刁刁‘亡确厂﹂厂 〔〕 〔 一 , , 一 叮 欢 , ￡ 功 , , 一 , 一 , 一 一 , ,