Al-4.5wt%Cu合金中溶质原子及析出相对锯齿形屈服时空特性的影响

借助不同温度下的固溶处理，得到一系列具有不同溶质原子浓度及析出相含量的Al-4.5wt%Cu合金材料试件.比较这些试件在拉伸实验中的锯齿形屈服现象的时空特性，分析溶质原子与析出相对位错运动的影响，从而探究动态应变时效产生的微观机理.实验结果显示，当固溶处理温度由500℃逐步降低，应力-时间曲线上的应力锯齿跌落幅值逐渐减小，并在300℃时达到最小.继续降低固溶处理温度至100℃，应力锯齿跌落幅值又逐渐增大.同时，热处理方式的改变对剪切带的传播特性也有显著影响.实验发现，固溶处理温度高于300℃时，溶质原子对DSA的影响强于析出相；反之，固溶处理温度低于300℃时，析出相对DSA的影响强于溶质原子；室温下析出相是影响Al-4.5wt%Cu合金DSA机理的主要因素. 关键词： 铝铜合金 锯齿形屈服 动态应变时效 固溶处理     

数字散斑法在局域剪切带三维变形研究中的应用

在适当的温度、应变率和预变形下,合金材料的拉伸试验中,将会出现伴随应力锯齿形跌落的雪崩式剪切变形带,即波特文-勒夏特利埃(Portevin-Le Chatelier,PLC)效应。利用高速数字摄像系统(分辨力1000 frames/s)并结合数字散斑干涉法(Digital speckle pattern interferometry,DSPI)和数字散斑相关法设计了一套光学变形测量系统,实现了拉伸试验中对试件表面三维变形的实时、精确测量。利用该光学系统对铝铜合金试件在拉伸试验中产生的跳跃传播的局域剪切带瞬态成核过程进行捕捉。通过结合数字散斑相关法得到的面内变形定量结果和数字散斑干涉法得到的表现离面变形的条纹图,再现了剪切变形带成核和传播瞬间的三维变形过程。     

纳米单晶与多晶铜薄膜力学行为的数值模拟研究

通过对不同温度下单晶薄膜的拉伸性能的分子动力学模拟，从微观角度揭示了温度效应对材料性能的影响. 结果表明温度效应对材料的变形机理影响很大.0K温度下由于缺乏热激活软化的影响, 粒子运动所受到的阻碍较大, 薄膜的强度较高, 塑性变形主要来自于粒子的短程滑移.温度升高，粒子的热运动加剧，屈服强度降低, 塑性变形将主要来自于大范围的位错长程扩展.多晶薄膜的模拟结果表明, 虽然其晶粒形状较为特殊, 但是它仍然遵循反Hall-Petch关系.在模拟过程中，侧向应力最大值比拉伸方向应力的最大值滞后出现.位错只会从晶界产生并向晶粒内部传播，晶粒间界滑移是多晶薄膜塑性变形的主要来源. 关键词： 纳米薄膜 变形机理 温度效应 分子动力学     

红外测温法研究Al-Mg合金中的Portevin-Le Chatelier效应

试件塑性变形过程伴随着机械能向热能的转化.利用红外测温法,通过分析红外热像仪采集的温度场图像,系统研究了Al-Mg合金中的Portevin-Le Chatelier （PLC）效应.在不同应变率下,实验得到了三类锯齿形应力-应变曲线,分析了相应情况下试件温度变化曲线的异同及其原因,探讨了三种类型PLC变形带的空间传播特性.研究发现,试件表面的温升随着应变率的增加而增加;PLC带的倾角转向发生在试件的两端或者带外的温度最高处. 关键词： Portevin-Le Chatelier效应 红外测温 Al-Mg合金     

界面润湿性及固相体积分数对颗粒粗化动力学影响的相场法研究

利用多相场模型模拟了液-固两相体系中固相颗粒的粗化过程, 分析了界面润湿性及固相体积分数对粗化指数、粗化速率及颗粒尺寸分布的影响.结果表明, 不同固相体积分数下粗化指数基本不变, 但粗化速率常数及尺寸分布与固相体积分数及界面润湿性密切相关.在完全润湿条件下, 随着固相体积分数的增加, 粗化速率常数逐渐增大; 而非完全润湿条件下, 随着固相体积分数的增加, 粗化速率常数增大速度变缓, 且当润湿性较低、 固相分数较大时, 粗化速率常数还将随体积分数的增加而下降. 此外, 模拟结果表明各种润湿条件下颗粒的尺寸分布均随着固相分数增加而变宽, 分布峰值降低, 但非完全润湿条件下峰值下降变缓.模拟结果为理解不同实验观测结果之间的分歧提供了依据. 关键词： 粗化 相转变 相场法 润湿性     

基于数字图像相关法的Mg含量对Al合金Protein-Le Chatelier效应影响的实验研究

利用数字图像相关法研究了常温与恒定应变率(5.00×10~(-3)s~(-1))下Mg含量(质量分数)分别为2.30%,4.57%,6.10%及6.91%四种Al-Mg合金Portevin-Le Chatelier(PLC)效应的宏观变形行为.实验发现,Mg含量的增加导致强化效果的增强;低Mg含量(2.30%)合金中锯齿跌落幅值基本保持不变,而在高Mg含量(4.57%,6.10%,6.91%)合金中随应变增加而增加.锯齿跌落幅值随Mg含量增加而逐渐增大,在高Mg含量合金中趋于饱和.宏观局域变形带的观察结果表明PLC带宽不随Mg含量或者应变改变而变化,带内变形量随着Mg含量或者应变的增加而逐渐增大.此外,在低Mg含量合金的加载曲线后段(应变约为0.3时)观测到了特殊的周期性的衰减锯齿,相应的时域PLC带演化表明加载曲线的周期性转变大锯齿对应着空间上PLC带的转向,幅度逐渐减小的振荡对应着PLC带的传播,且在转向前后PLC带均向上连续传播.     

数字剪切散斑干涉法研究铝合金中Portevin-Le Chatelier带的离面变形行为

作为Portevin-Le Chatelier(PLC)带的重要特征之一,其离面变形仍缺乏实验研究.本文提出使用数字剪切散斑干涉法研究GB6061铝合金中PLC带的离面变形.通过图像相减得到的条纹图,实时观察了PLC带的几何形貌和传播过程,并获得了PLC带离面位移分布.在1/15 s内,PLC带的最大离面位移为245 nm,位置偏向于PLC带传播的前沿.在条纹图中,PLC带传播前沿的亮条纹始终较窄.此外,实验还观察到PLC带位置变更和倾角转向的演化过程.实验表明,数字剪切散斑干涉法具有高灵敏度和防震性,是研究PLC带离面变形简便有效的方法.     

不同速度拉伸变形时高纯铁的正电子湮没研究

本文采用慢拉伸与正电子多普勒展宽方法相结合,研究应变速率对正电子S参数与形变量ε变化规律(S-ε曲线)的影响,获得如下结果:1)高纯铁慢拉伸条件下,其S-ε曲线出现不饱和现象,应变速率越小,不饱和现象越明显;2)高纯铁中S-ε曲线随应变速率变化的原因归结于不同应变速率拉伸所产生的位错组态不同;3)高纯铁拉伸变形时,S参数的增加一部份来源于位错,另一部份来源于空位,空位及其聚合物是导致S-ε曲线不饱和的主要原因。 关键词：     

润湿性梯度驱动液滴运动的格子Boltzmann模拟

运用考虑了固体与液体间分子作用力的格子Boltzmann方法,数值研究了由于固液界面上表面张力梯度引起的Marangoni效应驱动的液滴运动.当表面张力梯度较小时,计算结果和前人的理论预测符合较好.而表面张力梯度较大时,由于液滴不变形和准平衡态等假设不再满足,理论预测的液滴运动速度高于数值模拟的结果.计算结果显示,在向亲水端运动过程中液滴内部出现旋涡结构,当润湿性梯度较大时,其前进速度和接触角随时间变化出现振荡. 关键词： 润湿性 格子Boltzmann方法 Marangoni效应 液滴     

应变效应对金属Cu表面熔化影响的分子动力学模拟

采用Mishin镶嵌原子势，通过分子动力学方法模拟了金属Cu 的(110)表面在不同应变下的熔 化行为，分析了表面熔化过程中系统结构组态和能量的变化以及固液界面迁移情况.金属Cu 的(110)表面在低于热力学熔点的温度下发生预熔化，准液体层的厚度随温度升高而增加.当 温度高于热力学熔点时，固液界面的移动速度与温度成正比，外推得到热力学熔点为1380K ，与实验结果1358K吻合良好.应变效应（包括拉伸和压缩）导致热力学熔点降低，并促进表 面预熔化进程.在相同温度条件下，准液体层的厚度随应变绝对值的增加而增大.应变效应导 致的固相自由能增加是金属Cu(110)表面热稳定性下降的主要因素，且表面应力和应变方向 的异同也会影响表面预熔化的进程. 关键词： 表面预熔化 热力学熔点 表面应力 分子动力学     

Investigation of Portevin-Le Chatelier effect in 5456 Al-based alloy using digital image correlation

A variety of experimental methods have been proposed for Portevin-Le Chatelier (PLC) effect. They mainly focused on the in-plane deformation. In order to achieve the high-accuracy measurement, three-dimensional digital image correlation (3D-DIC) was employed in this work to investigate the PLC effect in 5456 Al-based alloy. The temporal and spatial evolutions of deformation in the full field of specimen surface were observed. The large deformation of localized necking was determined experimentally. The distributions of out-of-plane displacement over the loading procedure were also obtained. Furthermore, a comparison of measurement accuracy between two-dimensional digital image correlation (2D-DIC) and 3D-DIC was also performed. Due to the theoretical restriction, the measurement accuracy of 2D-DIC decreases with the increase of deformation. A maximum discrepancy of about 20% with 3D-DIC was observed in this work. Therefore, 3D-DIC is actually more essential for the high-accuracy investigation of PLC effect.     

Deformation measurements of three types of Portevin--Le Chatelier bands

In this paper a technique based on high-speed digital photography and the digital speckle correlation (DSC) method is used for the quantitative measurement of the displacement and strain fields of various Portevin--Le Chatelier (PLC) bands (types A, B, and C). The experimental results clearly show the nucleation process of a type-B band and the propagation of a type-A band. The results also reveal that there exists an elastic shrinkage deformation outside a PLC band during a large avalanche-like deformation inside the PLC band.     

Al-Mg合金中锯齿形屈服现象的热分析

研究了在室温、定加载应变率拉伸的情况下Al-Mg合金中的锯齿形屈服现象.伴随着锯齿形屈服现象的发生,试件表面温度场会发生变化.而红外相机能以较高的时间、空间分辨率记录下随时间变化的试件表面温度场图像.通过分析这些热图像,探讨了A,B两种类型带的传播规律,得到了局域变形带的带宽、倾角、传播速度等特征参数.在此基础上,引入热传导方程,求得了带内的应变率.实验和计算都发现B类型带产生时试件表面带外区域存在弹性收缩现象,由此提出以是否存在带外收缩变形作为划分A,B类型带的新标准.     

Scaling behavior of the Portevin-Le Chatelier effect in an Al-2.5%Mg alloy

The scaling behavior of the Portevin-Le Chatelier (PLC) effect was studied by deforming an Al-2.5%Mg alloy for a wide range of strain rates. To reveal the exact scaling nature, the time series data of true stress versus time, obtained during deformation, were analyzed by two complementary methods: the finite variance scaling method and the diffusion entropy analysis. From these analyses we could establish that, in the entire span of strain rates, the PLC effect showed the Levy-walk property.     

Critical dynamics of burst instabilities in the Portevin-Le Ch atelier effect

We investigate the Portevin-Le Chatelier effect (PLC), by compressing Al-Mg alloys in a very large deformation range, and interpret the results from the viewpoint of phase transitions and critical phenomena. The system undergoes two dynamical phase transitions between intermittent (or "jerky") and "laminar" plastic dynamic phases. Near these two dynamic critical points, the order parameter 1/tau of the PLC effect exhibits large fluctuations, and "critical slowing down" (i.e., the number tau of bursts, or plastic instabilities, per unit time slows down considerably).     

An exafs investigation on the effect of cold rolling on copper

An EXAFS study has been performed on annealed and cold-rolled copper foils in order to understand the structural change after deformation. Data taken from a cold-rolled specimen showed nearly identical nearest neighbor structure as compared to an annealed specimen. However, larger Debye-Waller factors and static displacements were observed for atoms in the higher coordination shells. Furthermore, increased disorder in the deformed specimen resulted in a reduced EXAFS amplitude. The determination of the electron mean free path and the effect of specimen non-uniformity on the transmission EXAFS amplitude are also discussed.