動態(tài)拉伸加載下高純鋁損傷成核和長大特征研究.pdf

1、在動載荷作用下，材料的拉伸破壞始于內部稀疏波相互作用產生的拉伸應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)量與材料微結構密切相關，比如位錯、晶界或雜質往往會成為材料破壞的起源。深入認識拉伸應力作用下材料微結構的動態(tài)演化機理和規(guī)律，探索和建立一個能夠連接不同尺度且具有預測能力的材料失效理論模型，實現(xiàn)對材料從其行為的“觀察”轉變到對其性能的“控制”，不僅是提高材料研究和設計水平的必要前提，而且對提高國防裝備及民用材料的強度和性能均具

2、有重要意義。
　　材料的微觀結構對材料的早期動態(tài)損傷演化行為有著重要的影響，晶界是材料微觀結構的重要組成部分，早期的一些研究認為，材料中的孔洞或裂紋容易在晶界上出現(xiàn)并沿著晶界擴展，晶界是相對薄弱的微結構，本文擬對此進行深入的研究。本文以高純鋁(99.999％)軋制棒材作為實驗材料，得到兩種不同微結構的實驗樣品：多晶樣品和雙晶樣品。在一級輕氣炮上進行一維應變平面沖擊加載實驗。對多晶和雙晶高純鋁“軟回收”樣品進行金相顯微分析、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，獲得材料在動態(tài)加載下的損傷演化特征。論文的主要工作內容和創(chuàng)新點總結如下：
　　1、在一級輕氣炮上對高純鋁樣品進行了一系列沖擊加載實驗，對部分“軟回收”樣品進行了金相顯微分析、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態(tài)成核和長大的特征，并給出可能的機理解釋。結果表明，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，周圍伴有碎裂的小晶粒，這主要

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觀察到的二維結果與同步輻射X射線斷層攝影得到的損傷三維結構是一致的。
　　2、通過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)進行很好的描述。從二維方法中得出的結果與從三維方法得出的結果基本吻合，誤差僅為10%-25%