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动态载荷下剪切变形局部化、微结构演化与剪切断裂研究进展
  • ISSN号:1000-0992
  • 期刊名称:《力学进展》
  • 时间:0
  • 分类:TG146.21[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]中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室,沈阳110016, [2]中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室,北京100080
  • 相关基金:国家自然科学基金(19891180-2,19392300,18972072),中国科学院重点基础项目(KM85-33)和重大基金(K89-52),以及国家面上基金(50071064)项目资助.致谢:作者对他们的学生和同仁李强,李志成,薛青,钟万里博士,于金强,陈育健,黄小玲,孔丹,李环,骆利民,辛达,沙桂英,凌中,张静华以及王中光教授,沈乐天教授等表示衷心谢意.作者对美国加州大学(圣迭哥)Marc A Meyers教授多年来的合作与支持表示感谢.
中文摘要:

总结和评述了近年来金属与合金变形局部化的形成、微结构演化与剪切断裂方面作者和相关的研究工作成果.材料包括低碳钢,SS304不锈钢,Fe-15%Ni—15%Cr单晶,Al-Li合金,α—Ti和Ti-6Al-4V,Al/SiCp复合材料等.综述内容主要包括:采用改进的Hopkinson扭杆装置,对剪切变形局部化形成、发展和演化过程进行了实验观察与数值模拟;采用“侧剖”与“对接”等定点方法制备电子显微镜薄膜试样,对剪切带内相变与再结晶、非晶转变、旋涡结构等动态变形现象,以及与宏观动态力学行为对应的位错胞的形成、发展和坍塌等微结构特征进行了观测;提出了应变和应变率同时作为剪切带形成的两个必要条件的直接实验证据;在剪切带内发现了α′-马氏体相变现象,以及相变产物与母体之间的晶体学关系;通过位错单滑移或交滑移等微观剪切最后发展成为宏观剪切的机制;对剪切带内再结晶结构的观测和对再结晶动力学本构关系的定量描述;对剪切带特别是“白色”腐蚀带(或相变带)的形成机制的分析和新的解释,指出“白色”是带内亚结构取向趋于一致,其在光学或扫描显微镜下很难辨认这些亚结构的取向差所致,并非表明剪切带内一定发生了相变;通过截断实验和实时跟踪观测发现,剪切带内微裂纹的萌生与聚合是材料承载能力骤然下降并导致最后断裂的主控因素.此外,本文对近年来在准静态和循环加载下材料的局部化形变与剪切断裂的实验结果予以简要评述,指出其微观机制与动态载荷下的截然不同,是由位错的平面滑移所控制的,与热效应无关的等温变形.

英文摘要:

Investigations on microstructural aspects of adiabatic shear localization under strain rate 10^3s^-1 to 10^4 s^-1 using EBSD-SEM, TEM and HREM are critically reviewed. The principal features are: the critical condition for the occurrence of shear-bands should involve both shear strain and strain rate; the deformed-band forms first and the white-etching band follows with further shear deformation; the presence of white-etching bands is generally indicated by different etching response of the narrow bands; shear band seems to initiate with a crystallographic slip in a favored grain and then propagates into the adjacent grains by co-operative slip or cross-slip, leading to the shear localization over the whole cross-section; both grain refinement and transition from crystalline to amorphous can occur in shear bands; the γ→ε→α′ transformation may also occur and the new transformed products have a certain orientation relationship with their parent matrix; the sharp drop in the load-carrying capability of the specimen seems to be closely associated with the appearance of a critical coalescence of microcracks or voids in the band; the equiaxed-and distorted-free grains are proposed to attribute to the rotational recrystallization. On the other hand, the micro-mechanism of shear localization and fracture subjected to quasi-static and fatigue loadings is different from the dynamic case, namely caused by the dislocation planner slip and not related to thermal effects. Additionally, some further research are suggested.

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期刊信息
  • 《力学进展》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院力学研究所 中国力学学会
  • 主编:樊菁
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxjz@cstam.org.cn
  • 电话:010-62637035
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0992
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1774/O3
  • 邮发代号:82-331
  • 获奖情况:
  • 1996、2000年分别获中科院优秀期刊三等、二等奖,1998年列入数理力学类的第三名,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,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)
  • 被引量:13273