对纳米晶体材料的思考

本文从方法论角度思考纳米晶体材料———哲理 ,逻辑思考 ,历史进程 ,微观分析 ,宏观控制 ;并提出六点建议。     

反馈、因果和命运——物·人·事理的再思考

＂Denstiny＂可译为＂命运＂,命和运可理解为事物变化的内因和外因,即＂内部结构＂和＂外部环境＂。本文先简述事物变化的因果关系哲理;再简言＂反馈＂之后;讨论改变内部结构和外部环境的途径。以材料为例,讨论腐蚀这种＂有害现象＂的有益作用。     

稳定型奥氏体不锈钢的氢致滞后开裂

用单边裂纹恒载荷试样研究了三种奥氏体不锈钢(18-8,310,K-55)充氢后的氢致滞后开裂行为。三种钢在恒载荷下充氢都出现滞后断裂,其门槛值分别约为K_(IH)/K_c=0.55,0.70和0.80,如果预先充氢再在空气中加载,也能产生氢致滞后开裂,如充氢后除气,则不能,这就表明,无论是不稳定型(18-8)还是稳定型(310,K-55)奥氏体不锈钢都能产生氢致滞后开裂。18-8钢充氢时能发生马氏体相变,从而促进氢致开裂过程,其K_(IH)/K_c比不产生马氏体的310和K-55要低。所有奥氏体不锈钢的氢致滞后断口形貌都和K_I有关。当滞后断裂的K_I较大时是韧性断口,K_I较小时则是脆性断口。     

持续滑移带的物理损伤效应对Al单晶体裂纹启裂的影响

本文研究了在纯Al单晶样品的两个特殊面(包含动作Burgers矢量的S面和与Burgers矢量成最小夹角的T面)上由循环形变引起的裂纹启裂过程,疲劳试验结果表明,在循环形变过程中,S面上没有形成表面持续滑移带,但有很多微裂纹产生,裂纹较短,平均长度约为10μm,近似沿一个方向分布,与动作Burgers矢量垂直,而T面上裂纹的形貌大致与以前的工作相同。通过扫描超声显微镜观察,发现在S面上的疲劳损伤要比T面上的深得多,为此,作者提出了裂纹启裂的孔洞模型及持续滑移带形成模型。     

Ti_3Al＋Nb在甲醇中沿相界的应力腐蚀SCIEI

研究了Ｔｉ－２４Ａｌ－ｌｌＮｂ合金中Ｔｉ３Ａｌ＋Ｎｂ金属间化合物在甲醇溶液中的应力腐蚀及室温氢致开裂的规律，探讨了组织结构的影响．结果表明，Ｔｉ３Ａｌ＋Ｎｂ在甲醇溶液中应力腐蚀敏感性很高，不向组织应力腐蚀断裂归一化门槛值为而ｋ（ＩＳＣＣ）／ＫＣ＝０．５３－０．６９；应力腐蚀裂纹止裂门槛值为Ｋ（ＩＳＣＣ）／Ｋ（ｌｉ）＝０．６１－０．７９．Ｔｉ３Ａｌ＋Ｎｂ在室温动态充氢时能发生氢致开裂，门槛值和应力腐蚀相近，但裂纹扩展速率或断裂时间比应力腐蚀要慢１－３个数量级．两者断口形貌也不相同．发现了相界应力腐蚀现象．对固溶后炉冷试样，当ＫＩ较低时，应力腐蚀裂纹优先沿α２／β相界形核和扩展，从而获得相界应力腐蚀断口．如固溶后空冷或ＫＩ较高，则不出现相界应力腐蚀．     

Al／Al_2Cu自生复合材料弹塑性变形的晶体细观力学模拟

从晶体细观力学出发建立了金属基复合材料的本构模型，以Ａｌ－Ａｌ２Ｃｕ自生复合材料为模型材料，并依据各组元材料的单晶体变形－受载曲线，用数值法模拟计算了其拉伸变形过程，得到了与实验结果相符的应力－应变曲线，研究了变形过程中基体和增强相之间的应力分布规律、基体的滑移变形规律、以及相间间距和界面影响区的作用．结果表明，晶体细观力学方法用于金属基复合材料的分析和设计，能全面系统定量地细致反映组元材料性质和分布等因素对复合材料宏观力学性能及局部变形不均匀特性的影响．     

INTERACTION BETWEEN HYDROGEN AND A TYPE Ⅲ CRACK

<正> 当试样中存在拉应力梯度时,氢能使表观屈服应力明显下降,从而能引起氢致滞后塑性变形和氢致滞后裂纹,对Ⅲ型裂纹,由于不存在流体静压力,故一般认为它不能产生氢致裂纹。但我们的工作表明,对充氢的Ⅲ型试样,在扭矩大于临界值后保持一定时间就能在和原裂纹面成-45°的诸平面上产生氢致滞后裂纹,它导致典型的沿晶断口。对三个钢种都有类似结果。如充氢试样直接扭断,则     

金属间化合物环境敏感脆性的能量学分析

本文用能量学方法对合金的环境敏感脆性进行了研究，与目前的实验结果比较，理论与实验一致     

扭转试样的氢致滞后开裂

无裂纹扭转试样充氢后在恒定的扭矩作用下能产生氢致滞后开裂。顺时针扭转时裂纹面和扭转轴成45°;反时针扭转则沿-45°面产生裂纹。计算表明,如果氢原子在α-Fe中的应变场是非球对称的,则氢原子的应变场和扭转应力场之间存在有互作用能,而且在45°面(顺时针扭转时)上具有极小值。这就将导致氢原子向45°面扩散和富集,当其浓度达到临界值时就会引起氢致滞后开裂。对于充氢的缺口或预裂纹扭转试样(即Ⅲ型裂纹)上述结论也成立。     

不锈钢Ⅱ型试样的应力腐蚀和氢致开裂

研究了奥氏体不锈钢(1Cr18Ni9Ti)Ⅱ型试样的应力腐蚀和氢致开裂。实验表明,该试样在沸腾MgCl_2溶液中能产生应力腐蚀,裂纹形核门槛值为K_(ⅡSCC)/K_(ⅢX)=0.16。但裂纹并不在缺口面的最大剪应力处(θ=80°)形核,而是在最大正应力处(θ=-110°)形核,并指向正应力的法线方向。该试样动态充氢时能发生氢致开裂,其门槛值K_(ⅡH)/K_(ⅡX)=0.59,远比应力腐蚀的值要高,当K_Ⅱ较高时,氢致裂纹在最大剪应力处形核。当K_Ⅱ较低时,则在最大三向应力处(θ=-110°)形核。应力腐蚀是解理断口,且与K_Ⅱ无关。而氢致开裂断口则与K_Ⅱ有关,K_Ⅱ较高时是分布有二次裂纹的剪切韧窝断口,K_Ⅱ较低时则是准解理断口。