单晶铜纳米压痕的取向效应和尺寸效应研究

采用离散位错动力学法(DDD)以及晶体塑性有限元法(CPFEM)对单晶(001)、(011)和(111)晶面进行纳米压痕模拟研究。分别分析了载荷-位移曲线、弹性模量、纳米硬度以及弹性回复率与晶粒取向和压入深度的关系。DDD和CPFEM的模拟结果均表明:压痕硬度均随压入深度的减小而增大,呈现明显的尺寸效应。不同的是DDD的模拟结果显示:不同压入晶面的硬度关系为(111)晶面>(001)晶面>(011)晶面,呈现明显的取向效应。而CPFEM的模拟结果显示:不同压入晶面的硬度大致相同。此外,DDD模拟相对于CPFEM模拟结果,得到3个压痕面的压痕响应差异较大。两种方法模拟结果的差异主要是因为模拟尺度的不同,DDD模拟的尺度较小,其硬度响应与位错结构紧密相关。而CPFEM相对唯象,其模拟的尺度较大,微结构敏感特性不明显。

体验普速铁路修程修制的改革

为进一步深化修程修制改革,加强和改进普速线路维修管理工作,按照当前全路"强基达标,提质增效"工作主题,认真贯彻落实路局修程修制改革总体思路,2017年4月份以库尔勒线路车间作为试点单位体验修程修制改革。

颗粒增强复合材料压缩行为的位错动力学模拟

颗粒增强铜基复合材料因具有极高的强度和弹性模量,优异的导电、导热性能和抗磨损能力,被广泛应用于航天航空、汽车、电子工业等领域.第二相强化是其主要的强化方式,其通过合金中弥散的微粒阻碍位错运动,可有效提高金属材料的力学性能,提高其服役安全.针对该问题本文采用三维离散位错动力学(three-dimensional discrete dislocation dynamics,3D-DDD)方法,对微尺度颗粒增强铜基复合材料进行了微柱压缩模拟,分析了位错与第二相颗粒交互作用对材料力学响应的影响,揭示第二相颗粒强化的微观机理.本研究将第二相颗粒视为位错不可穿透的球形微粒,采用位错绕过机制模拟颗粒与位错的交互作用过程.通过调控滑移面相对于第二相颗粒中心的距离发现:屈服应力和应变硬化率均随距离的增大而减小.研究也发现Schmid因子越高的滑移系,屈服应力越低,后续应变硬化率越低.多位错与颗粒交互作用的模拟发现,同一滑移面中位错间的反应和不同滑移系中位错的交互作用可能是导致屈服应力和应变硬化率降低的关键.

基于离散位错动力学的纳米层状铜异质结构诱导协同强化研究

利用三维多尺度离散位错动力学(DDD)方法对粗/细晶交替的纳米层状铜力学行为及其变形机制进行了研究。在多尺度DDD框架内分别构筑了粗/细晶叠层的多晶模型和对应的粗晶、细晶多晶模型,并采用基于粗粒化方法的位错穿透晶界模型描述了位错与晶界之间的相互作用。单轴拉伸模拟结果表明,层状材料的屈服应力和应变硬化均大于混合法则预测值,表明层状结构诱导了额外强化。进一步的微观结构演化分析表明,在层状材料中,位错在粗晶和细晶中激活并滑移,细晶中位错开动以后很快就会被晶界阻碍,而粗晶中的位错则会滑过整个粗晶层产生更大的塑性应变,从而诱发粗晶层和细晶层间产生应变分配。界面处的应变梯度促进几何必需位错累积,并产生异质变形诱导(HDI)强化。因此,纳米层状铜表现出更强的包辛格效应。

位错密度梯度结构Cu单晶微柱压缩的三维离散位错动力学模拟

采用离散位错动力学模拟了位错密度梯度结构Cu单晶微柱的压缩过程,分析了加载方向垂直于位错密度梯度方向和平行于位错密度梯度方向对微柱压缩各向异性响应的影响。压缩应力-应变响应结果表明:加载方向平行于位错密度梯度方向时,弹-塑性转变的临界应力更高,但应变较大时的塑性流动应力不受加载方向的影响。进一步分析塑性应变和位错密度的空间分布和时间演化表明:当加载方向垂直于位错密度梯度方向时,位错密度最低区的位错源首先激活,随后位错密度更高区的位错源激活,整个变形过程伴随多个滑移带产生,整体模型的变形更加均匀;当加载方向平行于位错密度梯度方向时,位错源的开动首先在模型的中间层发生,然后向两端扩展,整个模型的塑性变形主要集中在一个滑移带。