本项目采用实验、理论和数值模拟研究结合为一体的方式系统研究纳晶材料剪切带的演化行为。在实验方面分别选择从商业公司购买的高致密度电沉积方法制备的纳晶镍片和利用等离子蒸发结合热压烧结制备的含孔隙纳晶镍块体作为拉伸和压缩试样,测试了这两种试样在准静态下拉伸和压缩力学性能。在理论方面在全面理解其小塑性均匀和大塑性非均匀变形行为的基础上,完整地构建了纳晶金属小塑性均匀变形 (剪切带形式)和局部非均匀大塑性变形的理论模型,讨论了纳晶材料断裂失效模式及剪切带演化发展的影响因素,并建立了相应的断裂失效模型. 在数值模拟方面在建立基于纳米晶粒晶界层次的有限元模型的基础上,模拟研究剪切带的演化情况,量化分析晶粒尺寸分布、晶粒转动与各相异性等对剪切带演化的影响,全面揭示纳晶材料剪切带的演化机制.在以上基础上提出将纳晶材料剪切带的演化过程分为启动、发展和失稳三个阶段。 这一系列工作不仅具有十分重要的科学理论价值,而且为寻求定量设计既有高强度又具备高延性的纳晶材料奠定了很好的理论基础,有助于推动纳晶材料的进一步研发并克服纳晶材料的工程应用障碍。
英文主题词Nanocrystalline; Mechanical behaviors; Plastic deformation mechanisms; Constitutive modeling;shear bands