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密排六方结构材料孪晶对(twin pairs)现象微观机理研究

批准号:
52071180
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李玉胜
依托单位:
学科分类:
金属结构材料与力学行为
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李玉胜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
由于孪晶对(twin pairs,TP)结构的特殊性及其在协调晶间应力集中的作用,HCP材料中的TP现象成为近年来的研究热点。本项目针对HCP材料TP形成过程、控制准则及其对材料性能影响方面研究存在的不足,采用背散射电子衍射技术和数字图像相关方法,结合实验与理论计算建立晶体局部应力模型,通过原位/半原位拉压、加卸载试验和纳米CT等测试手段,阐明HCP结构材料中TP形成过程及不同孪晶变体TP形成过程中的交互作用、澄清TP形核规律与控制准则、揭示材料失效过程中TP与位错及裂纹等缺陷的交互作用,以及TP对材料性能的影响等关键科学问题。本研究将为理解HCP结构材料中的TP现象提供可靠的理论基础和创新性的研究方法,在深入理解TP形核机制及其对材料力学行为影响的基础上,实现可控制备特定TP结构材料的目标,为制备高强韧材料提供可靠的理论与实验指导,对进一步推动HCP结构金属在工程领域的应用具有重要意义。
英文摘要
In recent years, twins pairs (TP) in HCP structured materials have become a hotspot due to their special microstructures and the effect of TP on strain accommodation between neighboring grains. The project aims to analyze and investigate the formation mechanism, control criterion and its influence on mechanical properties of TP in HCP structured materials. Influence of twinning and slip on the formation and selection of TP, along with the formation control criterion of TP will be studied by using electron backscatter diffraction and digital image correlation, as well as grain local stress modeling with experiment results and theoretical calculation. Moreover, the interaction of TP and defects during the failure of materials and the effect on mechanical properties will be investigated by using in-situ and semi in-situ tension and compression test. This project will provide reliable research theory and innovative research method for the investigation of TP in HCP structured materials. Based on the understanding of TP formation mechanism and its effect on mechanical properties, materials with desired TP structures will be designed and prepared. Successful completion of the project will expand our knowledge about deformation twinning in HCP structured materials and provide reliable data for designing HCP structured materials with commercial importance.
密排六方金属材料中的孪生是一种重要变形方式,也是当前金属塑性加工领域的研究热点。本项目主要研究纯钛孪生行为的诱发机制,尤其是孪生对(Twin pairs, TP)现象研究中的不足及存在的问题。另外本项目还支持研究了异构金属方向研究。本项目的主要结果和数据如下:.1.使用半原位轧制对钛TP进行研究,发现变体沿着不同方向形核的孪晶对形核能主要由晶格畸变与宏观应力提供,变体沿着相同方向的形核的孪晶对形核能由孪晶引起的局部应力与宏观应力提供;结合施密特因子、几何协调因子、基体取向差分析表明孪晶对中变体选择受施密特因子控制;随着基体取向差增加几何协调因子下降,孪晶变体需要更高的施密特因子才能形核。.2.通过高密度孪晶界的引入,同时提高了纯钛的屈服强度、极限抗拉强度和均匀延伸率。系统地研究了孪晶界面对力学性能的影响,发现高密度孪晶样品在拉伸变形过程中锥面<c+a>滑移被显著激活,孪晶区域有着更好的位错存储能力,此外还发现孪晶界附近的轴比增加,使更多类型的滑移系更加容易激活,提高塑性。该工作通过引入高密度孪晶来设计高性能密排六方结构金属,并提出了一种新的强度-塑性协同机理。相关工作发表在材料力学顶刊,目前已成为ESI高被引论文。.3.对于金属结构材料来说,强度和塑韧性之间往往相互矛盾、不可兼得。本研究成功构筑异构铜–黄铜复合结构。系统研究兼具梯度界面与明锐界面特性的复合异构界面特征,并探究其界面效应及对力学行为的影响。另外,软/硬层间力学差异性、单元层的位错存储能力以及异构界面密度和界面组态也是影响异构金属协同强化的关键因素。在此基础上,成功制备出多种铜–黄铜异构板材和线材,具有重要的工程应用价值。.本项目的实施,对于理解HCP金属孪生行为有着重要学术意义,也对高性能金属的设计与制备具有一定指导价值。本项目申请10项发明专利,授权3项,发表SCI论文16篇,完成项目研究目标。
密排六方结构材料孪晶对(twin pairs)现象微观机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    李玉胜
  • 依托单位:
表面梯度纳米晶结构材料强韧化研究
  • 批准号:
    51301092
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    李玉胜
  • 依托单位:
国内基金
海外基金