密排六方钛中基面堆垛层错导致的孪晶界滑移、孪生台阶及孪晶生长:第一性原理研究

基于第一性原理计算研究密排六方结构钛中{101n}共格孪晶界和滑移孪晶界的结构和能量,探讨滑移孪晶界的形成机理及其与孪晶生长的关系.结果表明,共格孪晶界与基面堆垛层错的相互作用可使共格孪晶界产生滑移,从而形成对应的滑移孪晶界.这种滑移最终能在孪晶界处形成一对单层孪生台阶,并恢复共格孪晶界的结构.孪生台阶的塞积可导致高分...     

Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag铝合金板的高温超塑性研究

研究了Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金板在温度400℃~520℃以及应变速率1×10-4s-1~1×10-1s-1下的超塑性变形能力及其变形机制。结果显示,轧制态的Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金在500℃及应变速率5×10-4s-1时的最大延伸率为320%,应变速率敏感系数达到0.58。高应变速率下超塑性变形过程中主要机制为晶界滑动,协调机制则是空洞的形核长大与断裂。     

含有不同尺度微裂纹的铝合金伸长率模型

基于铝合金在变形过程中形成不同尺度的微裂纹,建立了铝合金伸长率与微米级的结晶相及沿晶界分布的亚微米级的弥散相的非线性解析模型,模型的预测与试验值较为符合。借助模型的理论分析,可以定量地得出不同尺度的结晶相,弥散相含量及尺寸对铝合金伸长率的影响。同时,根据模型的解析结果,提出了改善铝合金伸长率的方法。     

等温退火对ZrCuAlNiCoNb非晶合金硬度和杨氏模量的影响

采用真空电弧熔炼结合水冷铜模吸铸法制备ZrCuAlNiCoNb大块非晶合金。采用XRD、AFM、SEM及纳米压痕分析手段研究等温退火对ZrCuAlNiCoNb非晶合金显微组织演变、硬度和杨氏模量的影响。结果表明,无论温度高低,退火均能使非晶合金中自由体积的数量减少。在低于玻璃化转变温度下退火,合金中自由体积数量下降,抑制了剪切带的形核,合金的硬度和杨氏模量随退火时间的增加而提高;在高于玻璃化转变温度下退火,短时间即可诱发纳米晶化,合金的硬度和杨氏模量均先增加,达到峰值后下降。ZrCuAlNiCoNb非晶合金力学性能的演变趋势是自由体积演变和纳米晶形核共同作用的结果。     

激光扫描偏转角度对选区激光熔融制备FeCoCrNiMn-(N,Si)高熵合金微观结构和力学性能的影响

采用选区激光熔融工艺并使用45°、67°和90°的激光扫描偏转角度制备FeCoCrNiMn-(N, Si)高熵合金;结合各种表征分析技术研究三组样品的多层级结构、晶粒尺寸和形貌、热裂纹缺陷以及力学性能。结果表明：45°激光扫描偏转角度制备的样品微观结构主要呈现为跨熔池外延生长的柱状树枝晶,且晶粒尺寸较大(约为128μm),并存在高密度的热裂纹缺陷;而67°激光扫描偏转角度制备的样品中具有大量的胞状结构,胞壁和胞内存在高密度的位错缠结、较小的晶粒尺寸(约为69μm)以及低密度的热裂纹缺陷。另外,选区激光熔融制备中形成的多层级结构能有效提升样品的力学性能。FeCoCrNiMn-(N, Si)高熵合金的变形机制为低应变时形成少量变形微观条带,高应变时形成高密度的变形微观条带和少量的变形孪晶。     

分子动力学模拟拉伸温度对锆相变的影响

本文采用分子动力学模拟方法研究了不同拉伸温度(100～900 K)对密排六方结构(HCP)的锆单晶相变的影响,并将模拟结果与实验观察中高分辨率透射电子显微图片相结合.结果表明:外加载荷会诱发沿Pitsch-Schrader(PS)的位向关系(OR)的HCP到体心立方结构(BCC)的相变,随后,BCC相沿贝茵路径(Bai...     

烧结温度对Al_3Ni金属间化合物增强铝基复合材料力学性能的影响

通过粉末冶金原位合成法制备Al3Ni金属间化合物增强铝基复合材料。采用X射线衍射,扫描电镜,硬度测试和压缩强度测试,研究烧结温度对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:在铝基体中成功获得了均匀分布的金属间化合物Al3Ni增强相;随烧结温度从570℃上升到590℃,复合材料的密度从2.435 g/cm-3上升到2.990 g/cm-3,维氏硬度从~24升高到~37;经590℃烧结制备的复合材料表现出了高的压缩强度(255 MPa)和伸长率(~40%)。     

颗粒增强铝基复合材料断裂韧性与拉伸延性的解析模型

基于Eshelby等效夹杂理论及Weibull统计分布,发展了SiCp/Al金属基复合材料断裂韧性与拉伸延性的力学模型.模型的计算表明:当复合材料受外力时,SiC颗粒所受的力与外加应力呈线性关系.随着外加应力的增加,SiC颗粒所受的力也线性增加.同时,外力作用下SiC颗粒的断裂分数服从Weibull统计分布,即SiC颗粒的总体含量越高,其断裂分数就越高.模型关于约化拉伸延性和断裂韧性的计算与实验结果较为吻合.模型的解析和实验结果都表明:拉伸延性与断裂韧性随SiC颗粒体积分数的增加而减小.在相同体积分数的情况下,拉伸延性与断裂韧性随SiC颗粒尺寸的增加而减小.     

Al-Cu-Mg-(Ag)合金中时效析出相的析出及生长动力学

采用透射电子显微镜(TEM)研究了Ag在时效过程中对析出相形核及生长的影响,并发展了析出相生长的动力学模型。模型指出:在时效过程中,Al-Cu-Mg合金中析出的θ′相通过台阶机制生长而发生共格失稳,转化成球状的θ相而导致强度显著下降;Al-Cu-Mg-Ag合金中的Ω相由于在界面被Mg和Ag原子覆盖,降低了Ω相的生长速度;同时,Mg和Ag原子在析出相界面的存在降低了晶格畸变能,使得Ω相能够保持片状而不发生共格失稳,高温下具有较高的强度。力学实验及显微组织分析表明:分别均匀分布在铝基体(001)和(111)面上共存的θ′和Ω(成分为Al2Cu)沉淀相对含Ag合金起着强化作用。     

含两种尺度微裂纹的高强铝合金的断裂韧性模型

基于高强铝合金在断裂过程中萌生不同尺度微裂纹的机制,用断裂力学建立两种尺度微裂纹影响应力应变场的规律,导出高强铝合金拉伸延性与两种尺度微裂纹的关系,由断裂韧性与拉伸延性的关系建立了高强铝合金断裂韧性与双级微裂纹的非线性关系模型。通过模型解析,分析两种尺度微裂纹体积分数对高强铝合金断裂韧性的影响规律。结果表明:随着一级微裂纹体积分数的增加,材料的断裂韧性开始迅速下降,然后缓慢降低;在较大尺度微裂纹之间萌生小尺度微裂纹,将显著降低合金的断裂韧性。将高强铝合金的结晶相作为一级微裂纹,将弥散相和粗大析出相作为二级微裂纹,预测高强铝合金断裂韧性随两种尺度相(微裂纹)的变化,其规律与实验结果较为吻合。利用模型解析与实验验证结果,提出了改善高强铝合金断裂韧性的组织控制方向。