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微尺度Ti-10V-2Fe-3Al单晶压缩变形行为及其微观机制
  • ISSN号:0412-1961
  • 期刊名称:《金属学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG146.2[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:西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,西安710049
  • 相关基金:国家自然科学基金项目51271136,51321003和51301127; 国家重点基础研究发展计划项目2014CB644003; 高等学校学科创新引智计划项目B06025资助
中文摘要:

研究了尺寸为0.3-2.0μm的Ti-10V-2Fe-3Al(Ti1023)微柱沿[011]位向压缩的变形行为及微观机制.结果表明:Ti1023微柱沿[011]位向压缩的塑性变形阶段应力-应变曲线光滑,表现出持续加工硬化,无应变突发现象.微柱屈服强度(σ0.2)随试样尺寸(d)的减小而增加,其关系为:σ0.2∝d^-0.18.微柱塑性变形以{112}〈111〉滑移主导,应变量超过10%时产生应力诱发马氏体(a″),应力诱发马氏体相变发生时的应力(σcm)亦随d的减小而增加,其关系为:σcm∝d^-0.28.在均匀塑性变形阶段,应变硬化指数(n)随尺寸的减小而增加.采用TEM观察了变形前后微观组织形貌,表明Ti1023微柱沿[011]位向压缩时表现出来的持续应变硬化归因于晶体中纳米尺度w相和a″对位错滑移的阻碍作用.

英文摘要:

Ti and its alloys have potential application in micro-electromechanical systems (MEMS) for its excellent mechanical properties. The strength of micro- and nano-scale Ti and its alloys has been proven significantly increased as the sample size decreased, which is known as the "size effect", when dislocation and twinning are dominant plastic deformation modes. Martensitic transformation is an important plastic deformation mode in the Ti alloys. However, there is a limited research on the martensitic transformation in small-scale. Therefore, the study on mechanical behavior and deformation mechanism of [011]-oriented Ti-10V-2Fe-3Al (Ti1023) single crystal mi- cropillars in a size range of 0.3-2.0 μm were investigated under uniaxial compression. The results show that Ti1023 micropillars exhibit smooth stress-strain curves in the regime of plastic deformation without a conventional strain burst phenomenon in the submicron pillars. It means continuous plastic strain hardening. The relationship between the yield stress (σ0.2), the stress for stress-induced martensite phase (SIM) transformation (σcm) and the sample size can be expressed in the forms of σ0.2^∝d-0.18 and σcm∝d^-0.28, respectively. Strain hardening exponent (n) increases with decreasing micropillar size. SEM examination together with crystallography analysis show that { 112 } 〈 111 〉 slip predominates plastic deformation mode in the Ti1023 micropillars. Transmission electron microscopy (TEM) observation of microstructures in the deformed and undeformed mieropillars indicate that both nanoscale athermal to particles and SIM phase α'' impede dislocation movement, and prohibit the formation of tangled dislocations in a collective, avalanche-like way resulting in strain bursts.

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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:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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