离子辐照条件下金属材料力学性能的纳米压痕研究
批准号:
11802344
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
肖厦子
依托单位:
学科分类:
极端条件下材料与结构力学
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
周彦斌、向上、胡振亮
中文摘要
本项目拟针对纯金属钨、铜以及不锈钢材料,通过理论建模、数值模拟和实验验证三种研究手段,开展受离子辐照材料力学性能的纳米压痕研究。在理论模型方面,建立表面纳米压痕和横截面纳米压痕情况下的硬度分析模型,考虑缺陷密度梯度分布、纳米压痕尺寸效应以及未辐照基底的共同影响;在数值模拟方面,建立考虑离子辐照缺陷非均匀分布和纳米压痕尺寸效应的晶体塑性有限元模拟体系,模拟金属钨和铜在不同离子辐照和纳米压痕条件下的宏观力学性能及其微结构演化情况;在实验验证方面,设计离子辐照和纳米压痕实验,对比实验数据与理论模型和数值模拟的结果,进行相互验证。本项目对深入理解及研究受离子辐照材料力学性能的辐照效应具有重要的意义,并且能够为设计和优化良好的抗辐照材料提供可靠的理论和模拟依据。
英文摘要
In terms of tungsten, copper and stainless steels, we intend to analyze the mechanical behaviors of ion-irradiated metals with the technique of nano-indentation, which includes three methods of theoretical modeling, numerical simulation and experimental verification. First, for theoretical modeling, a hardening analysis model will be proposed for both surface and cross-sectional nano-indentation, which covers the influence of the gradient distribution of irradiation-induced defects, nano-indentation size effect and unirradiated substrate. Second, in terms of numerical simulation, the crystal plasticity finite element method will be established considering the effect of non-uniform distributed defects and nano-indentation size effect. With the application of this framework to tungsten and copper, the macroscopic mechanical behavior can be systematical study at different ion irradiation conditions and nano-indentation ways. Finally, related experiments will be performed to offer effective experimental data to verify the results of theoretical models and numerical simulations. This project aims to obtain a deep understand of the mechanical behavior of ion-irradiated metals, and provide a solid theoretical and simulation fundament for the design and optimizing of anti-irradiation materials.
核材料的力学性能研究对核能的发展至关重要。结合离子辐照和纳米压痕技术是目前研究辐照效应的主要手段。本项目针对典型的核材料,结合理论建模、数值模拟和实验验证三种研究手段,开展辐照效应的机理性研究。在考虑微观缺陷的前提下,建立了具有显示表达的硬度-压入深度分析模型,通过对比不同核材料在不同辐照条件下的数据数据,验证了模型的可靠性和普适性;建立了基于应变梯度理论的受离子辐照材料纳米压痕晶体塑性有限元模拟体系,分析了不同核材料在辐照前后的宏观力学性能及其微结构演化情况;设计了不同辐照条件和温度条件下的离子辐照和纳米压痕实验,对比实验数据与理论模型和数值模拟的结果,进行相互验证。本项目对深入理解及研究受离子辐照材料力学性能的辐照效应具有重要的意义。依托本项目,共发表SCI论文15篇,包括JMPS、IJP和IJSS等,成功获批国家自然科学基金面上项目1项,获得发明专利1项。
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Modeling for the electromagnetic properties and EMI shielding of C-f/mullite composites in the gigahertz range
千兆赫范围内 Cf/莫来石复合材料的电磁特性和 EMI 屏蔽建模
DOI:
10.1016/j.jeurceramsoc.2020.03.031
发表时间:
2020
期刊:
Journal of the European Ceramic Society
影响因子:
5.7
作者:
[Xia Xiaodong, Li Yang, Long Lan, Xiao Peng, Luo Heng, Pang Liang, Xiao Xiazi, Zhou Wei]
通讯作者:
Zhou Wei
Modeling the dielectric breakdown strength and energy storage density of graphite-polymer composites with dielectric damage process
通过介电损伤过程对石墨聚合物复合材料的介电击穿强度和储能密度进行建模
DOI:
10.1016/j.matdes.2020.108531
发表时间:
2020
期刊:
Materials & Design
影响因子:
8.4
作者:
[Xiaodong Xia, Bai-Xiang Xu, Xiazi Xiao, George J.Weng]
通讯作者:
George J.Weng
A unified statistical model for indentation pop-in: Effects of indenter radius and microstructure density on the transition from homogeneous nucleation to heterogeneous nucleation to bulk plasticity
压痕弹出的统一统计模型:压头半径和微观结构密度对从均匀成核到异质成核再到体塑性转变的影响
DOI:
10.1016/j.ijplas.2021.102980
发表时间:
2021-03
期刊:
International Journal of Plasticity
影响因子:
9.8
作者:
[Xiazi Xiao, Long Yu]
通讯作者:
Long Yu
Model for the spherical indentation stress-strain relationships of ion-irradiated materials
离子辐照材料的球形压痕应力-应变关系模型
DOI:
10.1016/j.jmps.2019.103694
发表时间:
2019-11
期刊:
Journal of the Mechanics and Physics of Solids
影响因子:
5.3
作者:
[Xiao Xiazi, Terentyev Dmitry, Yu Long]
通讯作者:
Yu Long
DOI:
10.1016/j.net.2021.03.007
发表时间:
2021-03
期刊:
Nuclear Engineering and Technology
影响因子:
2.7
作者:
[Liu Kai;X. Long;Bochuan Li;Xiazi Xiao;Chao Jiang]
通讯作者:
Liu Kai;X. Long;Bochuan Li;Xiazi Xiao;Chao Jiang
共 15 条
宽温域下高强高韧多主元合金力学性能的辐照效应研究
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批准号:2025JJ20003
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2025
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负责人:肖厦子
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依托单位:
极端环境下新型核材料表界面多尺度力学
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批准号:2022JJ20051
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2022
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负责人:肖厦子
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依托单位:
极端环境下单晶材料压痕蠕变与拉伸蠕变的等效性研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:61万元
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批准年份:2021
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负责人:肖厦子
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依托单位:
基于不同纳米压痕技术的受离子辐照材料力学特性研究
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批准号:2019JJ50809
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2019
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负责人:肖厦子
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依托单位:
国内基金
海外基金