bcc-Fe空位浓度对辐照损伤影响的分子动力学模拟

中子辐照引起的位移级联能在金属中产生各种缺陷.通过三维分子动力学方法模拟了bcc-Fe在不同空位浓度下中子辐照的位移级联过程.模拟结果表明,在空位浓度0％和初始碰撞原子能量5keV的情形下,位移级联过程会出现大量空位、间隙原子团等缺陷.经过0.5ps后点缺陷数量NF达到最大值1632,之后其逐渐减少,10ps后稳定在6...     

钨合金力学性能表征分子动力学模拟

通过实验方法和分子动力学模拟方法研究了91%(质量分数,下同)细化颗粒钨合金材料的塑性力学问题。结果表明:细化钨合金材料具有应变率效应,且随着应变率的增加,屈服强度增强;钨合金材料应力-应变关系具有显著的温度效应、尺度效应和晶向效应;基于对钨合金材料的数值模拟结果与实验结果对比,得到了两种方法具有一致性的结论,证明了该MD模拟的准确性以及拟合出高应变率幂律公式的可信性。     

空位缺陷对单层MoS2力学性能的影响

利用经典分子动力学方法,通过对单层MoS_2力学行为进行单轴拉伸仿真模拟,研究空位缺陷对结构力学性能的影响。结合第一性原理计算,初步探索了单层MoS_2的宏观力学行为与其微观电子结构变化的关联影响。模拟结果表明:空位缺陷使单层MoS_2的力学性能严重劣化,且其影响程度随空位缺陷类型的不同而存在差异,与V_S相比,V_(S2)对上述力学性能的影响更为显著,浓度为0.4%的V_S及V_(S2)缺陷可使MoS_2断裂极限下降10%和23%,且降幅随缺陷浓度的增加而增加。此外,单轴拉伸与V_S、V_(S2)等空位缺陷的存在,均可显著降低单层MoS_2的禁带宽度,这可能与拉伸和空位缺陷均能引起Mo-d和S-p轨道杂化强度与Mo-S键键强的减弱有关。     

弹性模量线的选择对钢材屈服强度Rp0.2测量值的影响

对Q235B碳素结构钢和DP780高强钢进行室温拉伸试验,研究了弹性模量线的选择对屈服强度R_(p0.2)测量值的影响。结果表明:弹性模量线与应力-应变曲线的拟合程度,会影响弹性模量线斜率m_E的数值,从而影响屈服强度R_(p0.2)的测量值。对于拉伸曲线有明显屈服平台的Q235B碳素结构钢,m_E数值对R_(p0.2)的测量值影响不大,但对于拉伸曲线呈现连续屈服现象的DP790高强钢,m_E数值直接影响R_(p0.2)的测量值。     

γ-TiAl合金涂层防护的最新研究进展

基于γ-TiAl的钛铝合金己证实可以满足汽车内燃机和航空发动机的需求。目前钛铝合金己用于小型汽车系列。但是，γ-TiAl用于航空发动机，如作为高压压缩机或低压涡轮机翼存在的风险和成本问题，却高于现有发动机所允许的范围，这样阻碍了合金在航空发动机方面的应用。然而，钛铝合金的发展潜力却是无可置疑的，因此推动了世界范围的研发活动。最新的研究进展表明与γ-TiAl航空发动机部件相关的问题可能可以解决，因此在不远的将来，航空发动机很可能安装γ-TiAl部件。     

Fe-40Ni合金的动态力学性能研究

利用金相观察、热模拟技术及扫描电子显微术(SEM)研究了Fe-40％ Ni合金在含Ti及无Ti条件下的高温应力-应变行为及变形后的应力弛豫行为,并观察了锻造样品中TiN颗粒的形态.实验结果显示:含Ni 40％的Fe-Ni合金在室温下保持了奥氏体组织,并有孪晶出现.在800～950℃范围内变形时只发生动态回复,1000℃以上变形时发生了动态再结晶.在Ti存在的情况下,变形温度达到1150℃时才发生动态再结晶.IF钢的模拟结果与不含Ti的Fe-40Ni合金呈现类似的趋势.由于TiN的应变诱导析出,明显延缓了变形后等温过程中的应力松弛速率.     

空位缺陷对单晶硅薄膜热导率影响的分子动力学模拟研究

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法及Tersoff势能函数模拟了微尺度下空位结构缺陷对单晶硅薄膜热导率的影响。结果表明,硅薄膜的热导率随空位浓度的增加而明显减小。当温度为300~700K时,随着温度的升高,空位浓度对热导率的影响以及同一空位浓度下温度对热导率的影响都逐渐减弱。     

单层石墨炔薄膜力学性能的分子动力学模拟

采用AIREBO势,通过分子动力学(MD)模拟,对锯齿型(Zigzag)和扶手型(Armchair)单层石墨炔薄膜的力学性能进行了研究。模拟结果表明石墨炔的平衡距离为3.42,分子互作用势能为-153.5mJ/m3。用能量法和应力-应变曲线法分别计算杨氏模量和剪切模量。用能量法求解时,锯齿型石墨炔薄膜杨氏模量和剪切模量分别为531.2GPa和137.3GP,扶手型石墨炔薄膜分别为504.7GPa和126.5GPa;用应力-应变曲线法求解时,锯齿型石墨炔薄膜的杨氏模量和剪切模量分别为478.6GPa和128.3GPa,扶手型石墨炔薄膜分别为470.7GPa和120.5GPa。最后我们研究了温度对力学性能的影响。     

铌对单晶γ-TiAl合金裂纹扩展影响的分子动力学模拟

为了研究微观尺度下铌元素对单晶γ-TiAl裂纹扩展过程的影响,运用分子动力学方法,建立γ-TiAl合金的晶体结构模型,模拟边缘裂纹扩展的过程,得到了裂纹扩展的轨迹图和能量演变图,分析了铌元素对γ-TiAl能量和应力-应变关系的影响,进而揭示了铌元素对裂纹扩展的影响。研究结果表明:加入铌元素后,在相同的应变率条件下,试件的断裂时间延长,能量变化曲线有两个波峰并且出现明显的上下波动的现象;随着应变增加,应力先增大后逐渐减小;裂纹扩展缓慢,形成的断面不平滑,而且裂纹扩展的形态也发生变化。     

加载速率对合成纤维力学性能影响的力热效应

用于深海大型结构系泊的合成纤维系缆在不同加载速率下的力学行为对结构系泊效能有着重要影响。本文认为系缆在不同加载速率下拉伸时自身温度变化是系缆呈现不同性能的主要原因。论文首先对合成纤维材料应力-应变关系进行了双线性化处理并建立了双线性参数与温度关系模型,其次,根据塑性变形功的热能转化和传热学理论推导出纤维材料在不同加载速率下温度场的分布规律,从而以温度为中间参数建立及预测合成纤维材料在不同加载速率下拉伸时力学性能变化规律的分析模型。最后以尼龙66材料为例对上述现象开展实验研究,先在准静态条件下测量20℃、40℃、60℃三种温度的拉伸应力-应变曲线,然后根据上述理论预测出在室温条件下以50mm/min加载速率拉伸时尼龙材料的应力-应变曲线,并与实验值进行对比分析,二者吻合较好。以上研究为大尺度系缆力学性能预测提供了可行方法。     

温度对单晶γ-TiAl合金裂纹扩展的影响的分子动力学模拟

用分子动力学方法从原子尺度对单晶γ-TiAl合金中心裂纹的扩展机理进行了研究,模拟了不同温度下预制中心裂纹的扩展过程。结果表明:随着温度升高,裂纹的启裂时间变长,启裂应力值分别为5.64GPa、4.58GPa和4.27GPa;裂尖和边界发射的位错数目随温度的升高而增多;温度为300K时,裂纹先脆性扩展,出现分枝后,裂纹通过裂尖发射位错向前扩展,扩展过程为塑性扩展;温度达750K时裂纹出现分枝,扩展过程为塑性扩展,此时的裂纹扩展速率慢于300K时的裂纹扩展速率;950K时裂纹没有出现分枝,扩展过程为塑性扩展且扩展速率最快;三种温度下裂纹扩展过程均出现裂尖钝化与偏折现象。     

孔洞对含Nb单晶γ-TiAl合金力学性能的影响

采用分子动力学方法研究了孔洞尺寸、数量以及位置对含Nb单晶γ-TiAl合金力学性能的影响,分析了材料内部的微观缺陷演化及其与材料力学性能之间的关系。结果表明:Nb元素的加入提高了单晶γ-TiAl合金的屈服强度和弹性模量;随孔洞尺寸和数量的增加,含Nb单晶γ-TiAl合金的屈服强度依次减小,这主要是因为孔洞在拉伸过程中充当位错源的作用,它为位错的形核和发射提供了条件;多个孔洞平行于拉伸方向分布时,材料的屈服应力最大,垂直于拉伸方向分布时,材料的屈服应力最小,最容易导致材料失效。     

围压对Ⅱ型CA砂浆力学性能的影响

对不同围压下的CRTS-Ⅱ型CA砂浆进行了三轴压缩试验,并测定CA砂浆的应力应变曲线。分析了峰值应力、峰值应变、残余强度及弹性模量随围压的变化规律,并对其进行线性拟合。结果表明,随着围压的增大,应力应变曲线峰值处逐渐平缓;峰值应力、峰值应变及残余强度逐渐变大,弹性模量基本不变;CA砂浆试件破坏时的裂缝与轴线的夹角逐渐增大。     

动态应变时效对5083铝合金强度的影响

研究了不同应变速率对5083铝合金组织性能的影响。结果表明,随着应变速率的提高,合金强度呈下降趋势,在一定量的塑性变形之后,应力应变曲线出现锯齿状屈服行为。在快应变速率区间,应力锯齿方向朝上;在慢应变速率区间,应力锯齿方向朝下。分析认为,应变速率的降低带来的应力升高主要是由于位错与溶质原子的交互作用导致的,向上的应力锯齿对应于位错钉扎的过程,向下的应力锯齿对应于位错脱钉的过程。     

矩形拉伸试样夹持位置对金属材料强度测试值的影响

通过X70管线钢板和S690QL高强钢板的室温拉伸试验,研究了矩形拉伸试样夹持位置对钢材强度测试值的影响。结果表明:在试验人员、试验机及引伸计、试样、试验方案、试验环境均相同的前提下,试样夹持在夹头的边缘与夹持在夹头的中间相比,测得的下屈服强度ReL、上屈服强度ReH和抗拉强度Rm几乎没有变化,但会造成试样的拉伸应力-应变曲线弹性变形阶段异常,从而影响对规定塑性延伸强度Rp0.2及规定总延伸强度Rt0.5的测试。     

单晶γ-TiAl合金微裂纹扩展行为的分子动力学模拟

为了从微观原子结构探索γ-Ti Al合金裂纹扩展的机理,研究了恒定加载速度下温度对γ-Ti Al合金中裂纹扩展的影响。采用分子动力学方法对单晶γ-Ti Al合金中预置微裂纹的扩展过程进行模拟,研究表明,室温下裂纹呈脆性解理扩展,中、高温时,裂纹在扩展过程中发射位错,裂尖钝化并伴有偏转;随温度的升高,微裂纹由脆性解理扩展向韧性扩展转化,裂纹扩展速率减慢,材料塑性增加;裂尖发射的位错堆积在边界附近,使得位错堆积处萌生空洞缺陷,随着加载的继续,空洞最终长大形成微裂纹,出现边界开裂的现象。     

泡沫镍力学性能的实验研究

本研究在室温下控制位移,先以5mm/min的位移速度对泡沫镍进行了单轴拉伸、压缩实验,然后在不同应变率情况下进行了一系列单轴拉伸实验,得到了相应的应力-应变曲线,讨论了材料的应变率相关性.结果表明在普通拉伸试验范围内(准静态),改变变形速度会影响应力-应变曲线,屈服应力、强度极限随变形速度增大而下降;单轴拉伸时,应力应变关系明显分为线弹性变形、塑性变形、线性硬化和破坏4个阶段;单轴压缩时,具备其他泡沫材料受压典型应力-应变曲线的3阶段特征,即明显的弹性变形段、屈服平台段和紧实段.     

页岩陶粒对混凝土破坏特征及机理影响的研究

研究了用不同体积掺量(0%,50%,100%)页岩陶粒取代普通骨料配制的不同水胶比混凝土的应力-应变关系,以及混凝土内部水泥石和骨料的弹性模量与显微硬度,同时对砂浆和混凝土强度之间的发展关系进行了分析,力图探讨页岩陶粒对混凝土破坏特征及机理的影响.结果表明,随页岩陶粒掺量的增加,混凝土应力-应变全曲线的上升段斜率变小,下降段的坡度变缓,破坏形式也由斜截面剪切转为纵向劈裂;页岩陶粒的掺入使得混凝土内部骨料与水泥石的界面区得到改善,骨料与基体的显微硬度更为接近,弹性更为协调;在普通混凝土中掺入部分页岩陶粒,当砂浆强度较低时,陶粒周围增强的界面区以及与砂浆较为良好的弹性协调在一定程度上弥补了陶粒自身对混凝土强度的不利影响,混凝土破坏主要取决于砂浆强度;但当砂浆强度较高时,低强度的陶粒会在一定程度上会降低混凝土的强度,但陶粒的自养护作用对混凝土后期强度增长有利.     

表面纳米化对高温Ti合金与TiAl合金的扩散连接工艺及力学性能影响

目的研究表面纳米化Ti合金与Ti Al合金异质扩散连接的界面反应、力学性能和工艺条件。方法利用高能喷丸技术对钛合金的表面进行纳米化处理,然后在高温压力真空炉内进行扩散连接实验。结果 Ti合金/Ti Al扩散连接的结合强度与中间层厚度密切相关,当中间层厚度为1.7~2.0μm时,剪切强度最大。结论表面纳米化可以促进原子扩散、增加接头厚度、缩短扩散连接所需的时间。对于扩散界面存在缝隙接头,在无压热处理条下表面纳米化样品可以快速提高焊合率,改善连接质量。     

稀土元素Y对挤压态Mg-Zn-Y-Zr合金的微观组织及力学性能的影响

目的 研究Y含量对Mg-Zn-Y-Zr镁合金棒料的显微组织和力学性能的影响规律,为镁合金成分设计提供参考。方法 通过对7种Y含量不同的Mg-Zn-Y-Zr镁合金挤压棒料的显微组织及室温拉伸/压缩力学性能测试,分析Y元素对挤压态镁合金组织和力学性能的影响。结果 随着Y的质量分数由0%增加到2.4%,挤压态Mg-Zn-Y-Zr的平均晶粒尺寸由17.9 μm减小到7.2 μm,拉伸屈服强度由161.2 MPa升高至230.8 MPa,压缩屈服强度由127 MPa升高至209 MPa。结论 挤压态Mg-Zn-Y-Zr镁合金的晶粒随Y元素含量的增加逐渐细化,室温拉/压强度随Y含量的增加而升高,但相比拉伸屈服强度,镁合金压缩屈服强度随Y含量增加升高得更明显一些。Y含量的增加利于Mg-Zn-Y-Zr镁合金拉压不对称性的改善。