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空洞对镍基单晶合金纳米压痕过程的影响
  • ISSN号:0412-1961
  • 期刊名称:《金属学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG146.15[金属学及工艺—金属材料;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]同济大学航空航天与力学学院应用力学研究所,上海200092, [2]西北工业大学力学与土木建筑学院,西安710072
  • 相关基金:国家重大国际(地区)合作研究资助项目51210008
中文摘要:

通过分子动力学方法,研究了3种含相同半径、不同深度空洞的镍基单晶合金模型与理想模型纳米压痕过程的区别.采用中心对称参数分析4种模型在不同压入深度时基体内部位错形核、长大的过程以及空洞和错配位错对纳米压痕过程的影响.材料的压入荷载-压入深度曲线显示,空洞最浅的模型与理想模型相差最大.空洞对材料纳米压痕过程有2种作用,当压入深度较浅时(h〈0.375 nm),空洞的存在会弱化材料,而当压入深度处于0.375~0.567 nm之间时,空洞表面的原子对位错的长大起到阻碍作用,使得压入荷载增加;空洞的坍塌会吸收一部分应变能,减少g相中层错的形成;当空洞完全坍塌后,位错会在空洞原始位置纠缠,并产生大量层错,使得压入荷载减小.g/g'相相界面存在空洞时,当达到最大压入深度,部分错配位错分解,且被g相表面吸收,形成表面台阶.处在最深位置的空洞并未对材料纳米压痕过程产生影响.

英文摘要:

Nanoindentation of Ni-based single crystal alloy which has a void defect is simulated by the molecular dynamics method. Three models with different voids which have a same radius but different depth (H=1.5 nm, 3.0 nrn, 4.5 nm) are contrasted to the perfect model respectively. The influence of a void and misfit dislocation on nanoindentation process are analyzed using center symmetry parameter. Nucleation and growth of dislocation on various indentation depth are researched simultaneously. After relaxation, misfit dislocations occur in all models, which indicates that the void does not affect the generation of misfit dislocation in γ/γ' phase. The indentation load- depth curves show the shallow void (H=1.5 nm) has the greatest influence on nanoindentation. The results demonstrate that the void has two different ways to affect the nanoindentation process. Initially, the void softens the materials when the indentation depth is less than 0.375 nm. However, it will hinder the growth of dislocations because of a kind of surface force, which causes the increase of indentation load while the indentation depth is between 0.375 nm and 0.567 nm. The collapse of a void absorbs the strain energy, so the amount of stacking faults nucle- ation in 7,phase in model with the shallow void is less than which in the perfect model. The indentation load-depth curves show that the indentation load in the H=l.5 nm model is larger than load in the perfect model at 1.263 nm indentation depth. But when the void collapses completely, dislocations tangle around the original location of the void and more stacking faults generate comparing to the perfect model at the same indentation depth h=1.743 nm. So the indentation load declines and becomes smaller than load in perfect model. If the void locates at the interface of γ/γ' phase (H=3.0 nm), it influence the nanoindentation process later than H= 1.5 nm model, Dissociation of misfit dislocations is observed when the indentation depth arrives the maximum value 1.748 nm in H=3

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期刊信息
  • 《金属学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学协术协会
  • 主办单位:中国金属学会
  • 主编:柯俊
  • 地址:沈阳文化路72号
  • 邮编:110016
  • 邮箱:shxiao@imr.ac.cn
  • 电话:024-23971286
  • 国际标准刊号:ISSN:0412-1961
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1139/TG
  • 邮发代号:2-361
  • 获奖情况:
  • 第一、二届全国优秀科技期刊评比一等奖,第一、二、三届国家期刊奖,国家期刊方阵"双高"期刊,第一、二、三届中国科学院科技期刊评比一等奖,中国科学院优秀期刊特别奖,第一、二、三、五届中国科协优秀科技期刊评比一等奖,中国科协精品期刊工程A类、B类,第一、二、三、四、五届中国百种杰出学术期刊,首届出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
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