動(dòng)態(tài)拉伸加載下高純鋁損傷成核和長(zhǎng)大特征研究.pdf

1、在動(dòng)載荷作用下，材料的拉伸破壞始于內(nèi)部稀疏波相互作用產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力引起的微孔洞或裂紋，而微孔洞或裂紋的出現(xiàn)位置和數(shù)量與材料微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，比如位錯(cuò)、晶界或雜質(zhì)往往會(huì)成為材料破壞的起源。深入認(rèn)識(shí)拉伸應(yīng)力作用下材料微結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)演化機(jī)理和規(guī)律，探索和建立一個(gè)能夠連接不同尺度且具有預(yù)測(cè)能力的材料失效理論模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料從其行為的“觀察”轉(zhuǎn)變到對(duì)其性能的“控制”，不僅是提高材料研究和設(shè)計(jì)水平的必要前提，而且對(duì)提高國(guó)防裝備及民用材料的強(qiáng)度和性能均具

2、有重要意義。
　　材料的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)材料的早期動(dòng)態(tài)損傷演化行為有著重要的影響，晶界是材料微觀結(jié)構(gòu)的重要組成部分，早期的一些研究認(rèn)為，材料中的孔洞或裂紋容易在晶界上出現(xiàn)并沿著晶界擴(kuò)展，晶界是相對(duì)薄弱的微結(jié)構(gòu)，本文擬對(duì)此進(jìn)行深入的研究。本文以高純鋁(99.999％)軋制棒材作為實(shí)驗(yàn)材料，得到兩種不同微結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)樣品：多晶樣品和雙晶樣品。在一級(jí)輕氣炮上進(jìn)行一維應(yīng)變平面沖擊加載實(shí)驗(yàn)。對(duì)多晶和雙晶高純鋁“軟回收”樣品進(jìn)行金相顯微分析、電子背散

3、射衍射分析以及同步輻射X射線斷層攝影分析，獲得材料在動(dòng)態(tài)加載下的損傷演化特征。論文的主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下：
　　1、在一級(jí)輕氣炮上對(duì)高純鋁樣品進(jìn)行了一系列沖擊加載實(shí)驗(yàn)，對(duì)部分“軟回收”樣品進(jìn)行了金相顯微分析、電子背散射衍射分析以及同步輻射X射線斷層攝影分析，表征了高純鋁樣品中損傷動(dòng)態(tài)成核和長(zhǎng)大的特征，并給出可能的機(jī)理解釋。結(jié)果表明，絕大部分損傷成核在“弱取向”晶粒的晶界附近，并朝著晶界方向生長(zhǎng)，周?chē)橛兴榱训男【Я＃@主要

4、是由“弱取向”晶粒中滑移系在晶界處堆積并相互作用造成的。另外，高純鋁晶體中滑移面構(gòu)成的八面體滑移系使得初始損傷呈八面體形狀，EBSD觀察到的二維結(jié)果與同步輻射X射線斷層攝影得到的損傷三維結(jié)構(gòu)是一致的。
　　2、通過(guò)二維金相分析方法和三維X射線斷層攝影方法分別分析了在不同沖擊加載強(qiáng)度下高純鋁樣品的損傷分布。沿厚度方向的損傷分布可以利用高斯函數(shù)進(jìn)行很好的描述。從二維方法中得出的結(jié)果與從三維方法得出的結(jié)果基本吻合，誤差僅為10%-25%