層狀金屬結(jié)構(gòu)材料能兼并各組元層的優(yōu)異性能,達到強度和塑性的良好匹配。近幾十年,研究學者對層狀金屬結(jié)構(gòu)材料的變形行為進行了廣泛的研究,并基于位錯和剪切理論提出了一系列強化模型揭示其強韌化機理。在強化機制上獲得了比較明確的結(jié)果,但在塑性變形機制上理論比較分散,且往往忽視了宏觀層狀結(jié)構(gòu)對其變形行為的影響。針對層狀結(jié)構(gòu)設(shè)計同步提高金屬結(jié)構(gòu)材料強度和塑/韌性的形變機理,需要對其進行更為細致的研究。本文旨在從局域應(yīng)力/應(yīng)變分布的角度闡明層狀結(jié)構(gòu)對層狀復(fù)合材料強韌化的影響機理,并揭示層狀結(jié)構(gòu)參數(shù)影響其力學行為的本質(zhì)。通過工業(yè)純Ti箔和純Al箔的熱軋制、退火,設(shè)計并制備了不同層厚結(jié)構(gòu)參數(shù)的層狀Ti/Al復(fù)合材料,并以此為研究模型材料。針對層狀構(gòu)型強韌化的科學問題,基于原位EBSD技術(shù)、原位中子衍射技術(shù)、數(shù)字圖像關(guān)聯(lián)技術(shù)(DIC)、同步輻射斷層掃描技術(shù)(SR-CT)、原位高能X射線衍射技術(shù)(HEXRD)等,研究了層狀復(fù)合材料“宏觀塑性變形量—局域應(yīng)力/應(yīng)變分布—形變組織結(jié)構(gòu)”間的關(guān)聯(lián)響應(yīng)機制,更深層次地揭示了層狀構(gòu)型強韌化機理。然后,在探明層狀結(jié)構(gòu)強韌化機理的前提下,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對層狀材料力學性能的影...

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略詞表
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 層狀結(jié)構(gòu)材料的構(gòu)型設(shè)計及成型技術(shù)
        1.2.1 層狀結(jié)構(gòu)材料的構(gòu)型設(shè)計
        1.2.2 層狀結(jié)構(gòu)材料的成型技術(shù)
    1.3 層狀結(jié)構(gòu)材料形變的影響因素
        1.3.1 層狀材料界面特性
        1.3.2 層厚結(jié)構(gòu)參數(shù)
        1.3.3 尺寸效應(yīng)
        1.3.4 應(yīng)力狀態(tài)
    1.4 層狀結(jié)構(gòu)材料的強韌化機制
        1.4.1 層狀結(jié)構(gòu)材料的強化機制
        1.4.2 層狀結(jié)構(gòu)材料的塑性變形機制
    1.5 應(yīng)力應(yīng)變演化的可視化表征技術(shù)
        1.5.1 基于DIC的局域應(yīng)變表征技術(shù)
        1.5.2 基于同步輻射的斷裂損傷表征技術(shù)
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料及研究方法
    2.1 試驗用原材料
    2.2 研究方案
    2.3 層狀Ti/Al復(fù)合材料的制備工藝
    2.4 材料的顯微組織與結(jié)構(gòu)分析
    2.5 材料的力學性能測試
        2.5.1 納米壓痕測試
        2.5.2 室溫拉伸性能測試
    2.6 材料的塑性變形及斷裂行為原位表征
        2.6.1 基于DIC的局域應(yīng)變分布演化
        2.6.2 基于中子衍射的材料晶格應(yīng)變演化
        2.6.3 基于原位EBSD及中子衍射的織構(gòu)演化
        2.6.4 基于高能X射線衍射的應(yīng)力分布及演化
        2.6.5 基于SR-CT成像技術(shù)的裂紋分布及演化
        2.6.6 基于晶體塑性理論的材料織構(gòu)演化模擬
第3章 層狀Ti/Al復(fù)合材料設(shè)計制備與組織性能表征
    3.1 前言
    3.2 材料體系選擇與層厚設(shè)計
        3.2.1 材料體系選擇
        3.2.2 材料層厚設(shè)計
    3.3 層狀Ti/Al復(fù)合材料的制備
    3.4 層狀Ti/Al復(fù)合材料的微觀組織與力學性能
        3.4.1 層狀Ti/Al復(fù)合材料的微觀組織
        3.4.2 層狀Ti/Al復(fù)合材料的界面表征
        3.4.3 層狀Ti/Al復(fù)合材料的力學性能
    3.5 本章小結(jié)
第4章 典型等層厚層狀Ti/Al復(fù)合材料的變形行為
    4.1 前言
    4.2 層狀Ti/Al復(fù)合材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)與力學性能
        4.2.1 異質(zhì)層狀結(jié)構(gòu)的組織表征
        4.2.2 層狀結(jié)構(gòu)對層狀Ti/Al力學性能的影響
    4.3 層狀Ti/Al復(fù)合材料的晶格應(yīng)變演化
        4.3.1 層狀結(jié)構(gòu)對層狀Ti/Al形變階段的影響
        4.3.2 層狀構(gòu)型下應(yīng)力分區(qū)行為
    4.4 單層Ti材料局域應(yīng)變分布演化
    4.5 層狀Ti/Al復(fù)合材料局域應(yīng)變分布演化
        4.5.1 層狀結(jié)構(gòu)下應(yīng)變分區(qū)及轉(zhuǎn)移行為
        4.5.2 Al層應(yīng)變非局域化及Ti層應(yīng)變局域化
        4.5.3 層狀結(jié)構(gòu)下Ti層抑制孿生行為
    4.6 層狀Ti/Al復(fù)合材料的形變組織演化
        4.6.1 限制作用下Ti層晶粒轉(zhuǎn)動行為
        4.6.2 限制作用下Ti的退孿生行為
        4.6.3 限制作用下Al層組織取向相關(guān)性
        4.6.4 限制作用下位錯密度演化
    4.7 基于晶體塑性理論層狀Ti/Al織構(gòu)演化模擬
    4.8 本章小結(jié)
第5章 典型等層厚層狀Ti/Al復(fù)合材料的斷裂行為
    5.1 前言
    5.2 層狀Ti/Al復(fù)合材料的斷口分析
        5.2.1 基于二維的層狀Ti/Al斷口微裂紋分布
        5.2.2 基于三維的層狀Ti/Al斷口微裂紋分布
    5.3 層狀Ti/Al復(fù)合材料的微裂紋萌生擴展行為
        5.3.1 內(nèi)應(yīng)力誘導界面微裂紋的萌生
        5.3.2 層狀結(jié)構(gòu)對微裂紋擴展的影響
        5.3.3 限制作用下Al層沿晶斷裂行為
    5.4 微裂紋分布對層狀Ti/Al變形行為的影響
    5.5 本章小結(jié)
第6章 不同層厚比層狀Ti/Al復(fù)合材料力學行為
    6.1 前言
    6.2 不同層厚比層狀Ti/Al復(fù)合材料的強化行為
    6.3 不同層厚比層狀Ti/Al復(fù)合材料的變形行為
        6.3.1 層厚比對層狀Ti-A復(fù)合材料形變階段的影響
        6.3.2 層厚比對層狀Ti/Al復(fù)合材料局域應(yīng)變分布的影響
        6.3.3 層厚比對層狀Ti/Al復(fù)合材料內(nèi)應(yīng)力分布的影響
        6.3.4 層厚比對層狀Ti/Al復(fù)合材料裂紋分布的影響
    6.4 層厚比對層狀Ti/Al力學性能的作用機理
        6.4.1 層厚比結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)控內(nèi)應(yīng)力分布
        6.4.2 內(nèi)應(yīng)力影響層狀Ti/Al變形行為
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點
展望
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷
附件



本文編號：3886581