延性金屬動態損傷演化的材料學表征與研究

《延性金屬動態損傷演化的材料學表征與研究》是依託武漢理工大學，由祁美蘭擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：延性金屬動態損傷演化的材料學表征與研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：祁美蘭
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

高應變率載入下，材料從出現微損傷到完全斷裂要經歷一個複雜的塑性變形和損傷演化的耦合過程，對這一過程的深入認識，有助於建立損傷演化物理模型以及驗證計算機模擬損傷演化過程。目前，用物理力學方法對材料動態損傷演化的研究已取得一定進展，但要更全面地認識材料的動態損傷演化過程，還需要從材料科學的角度加以分析和考察。本項目將以典型延性金屬高純鋁作為實驗材料，通過設計獨特的衝擊波載入實驗，在微觀、細觀和巨觀尺度上重點研究晶粒度、晶粒取向、晶界、衝擊波載入壓力以及拉伸時間對損傷演化的影響，從材料學的角度對其影響機理進行系統的表征，並獲得相應的微細觀表征數據和圖表。本項目研究對完善含損傷延性金屬的動態本構理論，進一步探明材料動態失效機理，以及促進材料科學、衝擊動力學和爆炸力學等學科之間的融合具有重要意義。

結題摘要

本課題對不同微結構的高純鋁（99.999%）樣品多晶和雙晶進行衝擊載入實驗，結合樣品後自由面速度剖面的實時測量和回收樣品的金相表徵結果，聯合給出了高純鋁多晶的損傷動態演化規律。為了深入認識損傷演化機理，我們對高純鋁多晶樣品和雙晶樣品採用各種材料學表征手段，如金相分析、透射電鏡分析(TEM)、電子背散射衍射（EBSD）分析以及同步輻射X射線表征分析等深入細緻地分析了損傷各個演化階段材料的形變狀態和損傷的特徵，特別關注材料中晶粒的空間取向和晶界對材料動態損傷演化的影響。項目還通過對其他材料的表征與高純鋁的結果做對比，進一步確定了本項目中研究延性金屬材料動態損傷方法的可行性，為將來進一步研究其他材料奠定了堅實的基礎。通過這一項目的研究，課題組在Journal Applied Physics，Mechanics of Materials，Review of Scientific Instruments等國內外知名期刊上發表文章11篇，其中10篇被SCI收錄，1篇被EI收錄，以這一項目為基礎，申請到一項國家自然科學基金（NSAF聯合基金），培養了3名碩士，1名博士，課題組成員參加了多次國內重要會議並在會上宣讀報告，2013年在美國西雅圖舉辦的衝擊壓縮國際會議上也做了報告，課題組高質量地完成了各項研究目標和任務。