微纳米压入测试过程中高熵合金弹性变形对几何必须位错密度的影响

通过微纳米压入法对CoCrFeNiMn高熵合金进行压入测试,得到不同工况下几何必须位错密度与实时压入深度倒数1/h的关系,并探究了弹性因子(Δe)对几何必须位错密度的影响。结果表明,考虑弹性变形影响的几何必须位错密度(ρGe)与1/h呈现出非线性关系;忽略弹性变形影响的几何必须位错密度(ρG)与1/h呈现出线性关系;对比ρG/ρGe随压入深度的变化,发现存在尺度效应:压入深度小于500 nm时,ρG/ρGe比值为3~4,说明弹性因子在浅压痕处对几何必须位错密度影响明显;压入深度达3000 nm时,ρG/ρGe比值接近1;随着压入深度增加,位错滑移逐渐占据主导地位。

TA15钛合金中纳米压痕附近残余应力应变场及几何必须位错密度的分布(英文)

结合纳米压痕及高分辨电子背散射衍射技术(EBSD)测定了TA15钛合金中α及β相的弹性模量和纳米硬度,揭示了纳米压痕附近应力应变场及几何必须位错(GND)密度的非均匀分布情况。利用高分辨EBSD测试过程中同步保存的背散射电子衍射花样,并基于cross-correlation的处理方法,计算得出了纳米压痕附近区域的残余弹性应力应变场分布。结合应变梯度场理论,计算分析了纳米压痕附近区域的几何必须位错密度分布,进而对合金的微观塑性变形机制进行了讨论与分析。结果表明,α相的弹性模量及纳米硬度分别为129.05GPa和6.44GPa,而β相的相应值为109.80GPa和4.29GPa。纳米压痕附近区域的残余Mises应力呈现明显的非均匀分布并受到相邻较软β相的显著影响。压痕附近的低残余应力区域伴随有显著较高的a形和柱面型几何必须位错密度分布。

超声复合法制备的SiC_P/ZA27复合材料的力学性能

利用高能超声复合法制备了S iCP/ZA 27复合材料(其中S iC颗粒的最小粒径可达0.5μm)。对其进行的力学测试结果表明,随颗粒尺寸和含量的增加,复合材料的抗拉强度和弹性模量有所提高,但颗粒含量对力学性能的影响远比粒径的影响显著。在几何必须位错模型的基础上,确定了复合材料流动应力的表达式,建立了复合材料的强化模型,试验值与理论值基本吻合。

残余应力及尺寸效应对纳米压痕力学性能的影响研究

为研究残余应力对材料纳米压痕力学性能存在的影响,本文基于低阶应变梯度塑性理论(CMSG),提出了一个采用位错密度描述残余应力的理论模型。根据该理论模型构造了相应的数值积分方案,并结合有限元模型数值分析了尺寸效应和初始残余应力对纳米压痕力学性能的影响。模拟结果发现,残余应力对材料硬度和纳米压痕载荷-位移曲线有显著影响。残余压应力几乎不影响塑性影响区的大小,但由于压痕产生的压应力场和残余压应力场叠加,使得产生压痕后的应力值更大,而残余拉应力对塑性影响区有较大影响。残余应力的存在会导致样品内位错快速增殖,位错密度几乎是无残余应力的10倍。此外,该模型成功地预测了压痕尺寸效应(ISE),即随着压痕深度减小,硬度增加。模型预测结果与已有实验结果的误差在16%以内,从而验证了模型的有效性。

变形温度对AZ80镁合金微观组织演化的影响

研究了变形温度对AZ80镁合金微观组织演化的影响,利用电子背散射衍射(EBSD)技术观察分析了不同变形温度变形后的AZ80镁合金微观组织.结果表明:与400℃变形温度相对比,350℃时平均晶粒尺寸减小,平均晶粒形状纵横比减小,更有利于提高材料的塑性和强度.变形温度350℃时,小角度晶界增多,导致再结晶分数减小;几何必须位错密度增大,促使流变应力峰值增大;Schmid因子硬取向分数增加,促进基面织构得到强化.变形温度为400℃时主要为{1120}<1010>,{1010<2110>}柱面织构,变形温度为350℃时主要为{0001}<1010>基面织构.

深冷处理过程中Inconel 617合金的微观组织演变

研究了Inconel 617合金在不同深冷处理时间和次数条件下微观组织的演变规律。结果表明,深冷处理对Inconel 617合金的微观组织结构有很大的影响,随着深冷处理时间的延长,晶粒尺寸减小,但是随着深冷处理次数的增加,晶粒尺寸又增大,并且细化晶粒的晶界处具有高的应力。晶格常数与晶粒尺寸的变化相反。深冷处理试样析出了MC、M_(6)C、M_(23)C_(6)的简单和复杂碳化物,导致了位错的塞积。深冷处理24 h后试样的几何必须位错(GND)密度增大,当24 h循环处理2次后,GND密度显著降低。此外,深冷处理导致Inconel 617合金的旋转立方织构和旋转铜织构转变为黄铜织构、P织构、高斯织构。

背应力平衡策略实现非均质Al-SiC复合材料的强塑性协同

高强复合材料的低位错存储性能及其引发的强塑倒置问题阻碍了该系列材料的进一步发展.本文通过新颖的形变驱动冶金方法,设计了一种巧妙的具有粗细晶粒异质结构的纳微混合SiC增强铝基复合材料.基于背应力理论对累积的几何必须位错和晶内分散的SiC颗粒进行调控,使得背应力与外在施加应力保持动态平衡.这是本策略实现材料强塑性协同的关键.所设计的SiC_(5np-5μp)/Al复合材料的极限抗拉强度和均匀伸长率分别为324 MPa和12.9%,达到SiC_(10μp)/Al抗拉强度的181%,而塑性仅损失了约3%.因此,本文提供了一种基于背应力优化的强度-塑性协同新策略.

不同状态条件下AZ80镁合金微观组织演化

利用电子背散射衍射(EBSD)技术观察研究了不同状态条件下AZ80镁合金的微观组织,分析了不同状态条件下AZ80镁合金的微观组织演化。结果表明:按照铸态、均质化热处理态和塑性变形态顺序,试样平均晶粒尺寸逐渐减小,平均晶粒形状纵横比呈先增大后减小的变化趋势,网状β-Mg_(17)Al_(12)相逐渐消失,材料塑性和强度得到提高;晶界的协调作用主要受晶界迁移与几何必须位错(GND)密度两方面的影响,伴随晶界的迁移,小角度晶界逐渐增多并阻碍再结晶的进行,使再结晶区呈先增大后减小的变化趋势,而亚结构区则逐渐减小,亚结构区的消失为孪晶的形成提供了能量,促进了孪晶的形成;几何必须位错密度呈先减小后增大的变化趋势,几何必须位错密度的减小促进了孪晶的生长和晶粒间的旋转移动,而几何必须位错密度的增大则使孪晶的生长和晶粒间的旋转移动受到阻碍。塑性变形态镁合金出现了典型的基面织构。