Effect of Microstructure and Hydrogen Pores on the Mechanical Behavior of an Al7%Si0.3%Mg Alloy Studied by a Combined Phase‐Field and Micromechanical Approach
Effect of Microstructure and Hydrogen Pores on the Mechanical Behavior of an Al7%Si0.3%Mg Alloy Studied by a Combined Phase‐Field and Micromechanical Approach
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效果%20of%20微观结构%20and%20氢%20孔隙%20on%20the%20机械%20行为%20of%20an%20Al7%Si0%203%Mg%20合金%20研究%20by%20a%20组合%20相â场%20和%20微机械%20方法
DOI：
10.1002/adem.201100188
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发表时间：
2012
影响因子：
3.6
通讯作者：
S. Schmauder
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
G. Lasko;M. Apel;A. Carré;U. Weber;S. Schmauder
结合相场法模拟凝固过程中的微观组织演变与随后的有限元模拟最终凝固组织中的断裂外观，提出了用于预测Al-Si基铸造合金的力学行为，包括由氢引起的凝固孔隙的影响。金相调查和计算机断层扫描观察的铸态显微组织的Al7%Si0.3%Mg合金与从机械拉伸试验获得的数据一起被用来比较和验证模拟结果，以证明的能力，以及目前的局限性，在微观力学建模的含空隙的材料。在细观力学模拟与元素消除技术（EET），它表明，孔隙率的影响，以及通过连接孔隙的裂纹扩展的裂纹路径。在无孔隙的共晶组织中，失效开始在硅层中发展，并在韧性基体中进行。然而，在孔隙存在的情况下，硅中也会发生断裂，并且在加载的后期阶段，孔隙率影响裂纹的路径并导致额外的裂纹成核，因此，这些孔隙也会影响基体中的裂纹扩展。
A combination of the phase‐field method for the simulation of the microstructure evolution during solidification with subsequent finite element simulation of fracture appearance in the final solidification structure is proposed for the prediction of the mechanical behavior of AlSi based casting alloys, including the effect of solidification porosity caused by hydrogen. Metallographic investigations and computer tomographic observations of the as cast microstructure of an Al7%Si0.3%Mg alloy together with the data obtained from mechanical tensile testing are used to compare and validate the simulation results to demonstrate the capabilities as well as current limitations in micromechanical modeling of void containing materials. In micromechanical simulations with the element elimination technique (EET) it is shown that porosity influences the crack path as well as crack propagation by connecting the pores. In the eutectic microstructure without porosity, failure starts to develop in silicon lamellae and proceeds in the ductile matrix. However, in the presence of pores fracture also initiates in silicon, and in the later stages of loading, porosity affects the path of the crack and results in additional crack nucleation, and thus, these pores also influence crack propagation in the matrix.
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A. Carré;B. Böttger;M. Apel
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通讯作者：
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10.1016/s0921-5093(02)00376-3
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通讯作者：
P.D Lee
DOI：
10.4028/www.scientific.net/ssp.67-68.453
发表时间：
1999
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--
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通讯作者：
I. Steinbach
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10.18419/opus-1694
发表时间：
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期刊：
Metallurgical and Materials Transactions B
影响因子：
--
作者：
U. Weber
通讯作者：
U. Weber