《溫變條件下金屬細絲扭轉反常塑性行為實驗研究》是依託華中科技大學，由何玉明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：溫變條件下金屬細絲扭轉反常塑性行為實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：何玉明
- 依託單位：華中科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以研究變溫條件下微米級金屬細絲反常塑性行為中的尺度效應、塑性恢復現象為目的，在自製的金屬絲微扭轉實驗平台基礎上，研製原位溫度載入與控制單元。開展可控內部晶粒尺寸的超細金屬絲試樣的製備工作，以定量研究材料的晶粒尺寸效應與非均勻變形引起的尺度效應的耦合問題。在試樣製備方面，將對100微米直徑細絲進行熱處理獲取不同晶粒的原絲，然後通過電解減徑製備出直徑為8-100微米具有相同晶粒尺寸的細絲，為變溫條件下的微米量級金屬絲的尺度效應實驗研究奠定基礎。相關研究在國內外尚未成功開展，具有前瞻性。另外，課題組首次在微尺度金屬絲常溫下的循環扭轉中發現塑性恢復現象，相關成果發表在國際學術期刊《物理評論快報》上，但目前還沒有關於變溫條件下微尺度材料在循環扭轉中的塑性恢復現象的報導。本項目擬在金屬絲通電加溫的條件下，對金屬細絲進行循環扭轉實驗，分析塑性恢復現象與溫度之間的關係，爭取獲得學術界公認的創新性實驗結果。
結題摘要
在微納米尺度下，金屬材料的彈塑性力學行為表現出與巨觀尺度材料明顯的差異。本項目對溫變場下微尺度金屬材料的反常塑性力學行為進行了深入的研究。主要成果包括：（1）在原微纖維扭轉和拉伸試驗機上結合可控溫度箱，搭建了可控溫微纖維扭轉和拉伸試驗平台。在溫變場下對微尺度金屬細絲進行了拉伸和扭轉實驗研究，探究溫變場下微金屬細絲力學行為的尺度效應。（2）研製了一台微尺度金屬細絲電解裝置，探索出了理想的電解液配方。通過電解減徑成功製備出了具有相同晶粒尺寸不同外觀尺寸的細銅絲試件。對此類試件進行扭轉實驗，研究了在排除內部晶粒尺寸的影響下，僅應變梯度效應對細絲扭轉尺度效應的貢獻。（3）在微纖維扭轉試驗機上，進行了微金屬銅絲在室溫下的扭轉應力釋放實驗。系統研究了初始應力、外觀直徑、載入速率對細絲非均勻變形場下應力釋放特性的影響。在可控溫微纖維拉伸試驗平台上，對微金屬銅絲進行了溫變場下拉伸應力釋放實驗，探究了初始應力、外觀直徑、溫度場對細絲均勻變形場下應力釋放特性的影響。（4）在循環扭轉載入下，對微尺度銅絲的循環硬化和平均應力鬆弛行為進行了實驗研究。同時探究了初始應變、應變幅值、晶粒尺寸對細絲平均應力鬆弛行為的影響。（5）進行了微尺度鎳懸臂樑振動實驗，探究其振動頻率與微梁厚度間的關係。構建了相關理論模型，預測其彈性尺度參數。同時基於高階梯度彈性理論結合經典梁理論，探究溫度載荷、軸向速度影響下微尺度梁的屈曲、振動特性。在項目執行期間，在國際SCI期刊上發表論文23篇，獲發明專利2項；參加學術會議21人次。培養博士生6名，其中3名已畢業，3名在讀。
