冯利民,苏国胜,刘 义,张红霞

齐鲁工业大学(山东省科学院) 机械与汽车工程学院,济南 250353

纯铁是一种具有高延性、低硬度、超导磁性的金属,广泛应用于军事装备、电力电子等工业领域。

纯铁零件在高速切削[1]、动态冲压[2]和冲压成形[3]过程中,会发生高应变率变形,这对工件材料的塑性变形过程和失效行为产生很大影响。因此,研究纯铁在不同应变率下的力学性能对纯铁零件高速加工具有重要意义。

结果表明,在高应变率下,变形区的热软化和应变硬化与静态和准静态变形条件下有显著差异。一方面,对变形区材料的变形破坏过程有很大的影响。Peirs等[4]对钛合金Ti6Al4V试样进行了准静态(0.5 s-1)和动态(500 s-1)加载实验。结果表明,动荷载作用下的断裂剪切应变低于静荷载作用下的断裂剪切应变，最终裂纹开始于试样的中心点,而不是边缘处。Xu等[5]对603装甲钢进行了应变率为1.00×10-3s-1至4.50×104s-1的双缺口剪切试验。用扫描电镜(SEM)观察了试样的断裂形貌。结果表明,热软化在动载荷作用下的变形过程中起着重要的作用。在较高的应变率下,局部剪切带(LSB)形成并控制了破坏过程。断口表面出现明显的熔融现象。Guo等[6]对涂有脆性材料基体的纯铁进行了低应变率(1.00×10-4s-1)单轴拉伸试验。结果表明,脆性涂层的快速膨胀导致基体材料出现局部高应变率加载,导致纯铁基体发生解理断裂。

研究结果表明,应变速率[4,10]和温度[4,11]对纯铁的力学性能和破坏行为有很大影响。但在以往的大部分研究中,应变率都低于1.00×104s-1。……