辐照条件下纯金属及其合金材料的力学性能研究
批准号:
11632001
项目类别:
重点项目
资助金额:
336.0 万元
负责人:
段慧玲
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:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
万强、余勇、郑明杰、王彬、肖厦子、余龙、陈李嵘、李锡英、黄学龙
中文摘要
本项目拟针对纯金属及合金材料,通过实验表征、数值模拟、理论建模三种研究手段,从微观尺度、细观尺度和宏观尺度开展辐照硬化、脆化、蠕变以及疲劳四个方面的研究。首先,通过分子动力学等多种模拟计算手段,从微观尺度模拟分析金属材料中缺陷的形成过程,建立辐照率、辐照剂量等与缺陷种类和数量之间的定量关系,并与实验测量的缺陷信息结果比较。然后,基于细观尺度的位错动力学开展缺陷与位错的相互作用研究,以晶体塑性理论为桥梁,通过有限元模拟、细观力学等方法建立微、细、宏观之间的跨尺度理论框架。最后,基于力学实验的测试结果,验证其合理性。本项目的研究为预测材料性能演化规律、设计具有良好性能的抗辐照材料提供可靠的依据和支撑,也为具有自主知识产权的中国低活化马氏体钢(CLAM钢)机制分析和力学性能进一步优化奠定基础。
英文摘要
In terms of the pure metals and alloys, we analyze the irradiation effect on the mechanical properties at micro-, meso- and macro-scale, which mainly include irradiation hardening, embrittlement, creep and fatigue by three methods (i.e., experimental testing, theoretical prediction and numerical simulation). First, at the micro-scale, the detailed processes of defect formation are simulated by several numerical simulation methods like molecular dynamics simulation, which can help understand the relationship between radiation parameters and the defects information. The corresponding results can be effectively compared with experimental results. Then, at meso-scale the interaction between dislocations and defects will be investigated by the dislocation dynamics. A theoretical model concerning micro-, meso- and macro-scales based on the finite element simulation, self-consistent method and the crystal plasticity theory is established. Finally, the generality and accuracy of the proposed multi-scale model are validated by comparing with the corresponding experimental results. This project aims at predicting the mechanical behaviors of irradiated metals, and has a great significance for designing anti-irradiation materials. Furthermore, this project will pave the way to the mechanism analysis and the improvement of the material performance of China Low Activation Martensitic (CLAM) steel.
本项目主要研究辐照条件下纯金属及其合金材料的力学性能变化,通过实验、模拟、理论等方法,从微观-细观-宏观等不同尺度揭示了辐照缺陷、位错、晶界等微观结构对金属材料力学性能的影响,包括辐照硬化、脆化、蠕变以及疲劳。在此基础上建立了描述不同辐照剂量、温度、样品尺寸下材料力学性能的多尺度理论模型,实现了核辐照下典型纯金属及合金力学性能理论预测,为国产核聚变堆结构材料(中国低活化马氏体钢)辐照性能预测和优化提供理论基础。在本项目执行期间,在Phys. Rev. Lett.,J. Mech. Phys. Solids, Int. J. Plasticity, Int. J. Solids Struct., J. Nucl. Mater., 等国际著名杂志上发表SCI论文38篇,授权专利6项,参加国内外学术会议30余次,并受邀做大会/半大会报告、主旨报告和特邀报告10余次,主持承办学术会议10余次。获得17项学术奖励,包括国家自然科学二等奖(2020)(具有界面效应的复合材料细观力学研究,获奖人:段慧玲,王建祥,黄筑平),美国机械工程师学会会士(ASME Fellow)(2020),国家“万人计划”领军人才(2017)。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
登录
查看更多内容
Effect of hot isostatic pressing on microstructure and mechanical properties of CLAM steel produced by selective laser melting
热等静压对选区激光熔化CLAM钢显微组织和力学性能的影响
DOI:
10.1016/j.jnucmat.2018.12.028
发表时间:
2018
期刊:
Journal of Nuclear Materials
影响因子:
3.1
作者:
[Zhai Yutao, Huang Bo, Mao Xiaodong, Zheng Mingjie]
通讯作者:
Zheng Mingjie
Phase transformations in reduced-activation duplex alloy Fe52Mn30Cr18 under isothermal heat treatment
等温热处理下减活化双相合金 Fe52Mn30Cr18 的相变
DOI:
10.1016/j.fusengdes.2019.111249
发表时间:
2019-10
期刊:
Fusion Engineering and Design
影响因子:
1.7
作者:
[Cao Weitao, Xin Jingping, Ding Wenyi, Wang Chao, Zheng Mingjie, Huang Qunying]
通讯作者:
Huang Qunying
DOI:
10.1007/s11431-018-9439-4
发表时间:
2019-03
期刊:
Science China Technological Sciences
影响因子:
--
作者:
[Ren Ke, Chen Lirong, Cheng Yangyang, Wang Jianxiang, Duan Huiling]
通讯作者:
Duan Huiling
Texture evolution and mechanical behaviour of irradiated face-centred cubic metals
辐照面心立方金属的织构演变和力学行为
DOI:
10.1098/rspa.2017.0604
发表时间:
2018-02
期刊:
Proceedings of the Royal Society A-Mathematical Physical and Engineering Sciences
影响因子:
3.5
作者:
[Chen Lirong, Xiao Xiazi, Yu Long, Chu Haijian, Duan Huiling]
通讯作者:
Duan Huiling
Influence of heat input on the microstructure and mechanical properties of CLAM steel multilayer butt-welded joints
热输入对CLAM钢多层对接焊缝显微组织和力学性能的影响
DOI:
10.1016/j.fusengdes.2019.111413
发表时间:
2020-03-01
期刊:
FUSION ENGINEERING AND DESIGN
影响因子:
1.7
作者:
[Zhang, Junyu, Cui, Kaixuan, Zheng, Mingjie]
通讯作者:
Zheng, Mingjie
共 38 条
极端状态界面力学研究
-
批准号:12588301
-
项目类别:卓越研究群体项目
-
资助金额:6000.00万元
-
批准年份:2025
-
负责人:段慧玲
-
依托单位:
柔性微纳米机器人多模态变体关键技术研究
-
批准号:91848201
-
项目类别:重大研究计划
-
资助金额:220.0万元
-
批准年份:2018
-
负责人:段慧玲
-
依托单位:
水下复杂形貌固体表面的气层稳定性及流动减阻机理研究
-
批准号:11872004
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:69.0万元
-
批准年份:2018
-
负责人:段慧玲
-
依托单位:
复杂表面的表面自由能理论及其在超滑移表面功能材料研制中的应用
-
批准号:11172001
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:70.0万元
-
批准年份:2011
-
负责人:段慧玲
-
依托单位:
复杂形貌下表面应力机理研究及其在新型微悬臂梁传感器中的应用
-
批准号:10872003
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:42.0万元
-
批准年份:2008
-
负责人:段慧玲
-
依托单位:
国内基金
海外基金