W骨架/Zr基非晶合金复合材料的原位微观力学行为研究

发布时间：2020-12-18 21:08

　　本论文以铸态和静液挤压预变形W骨架/Zr基非晶合金复合材料为研究对象，采用基于同步辐射的高能X射线衍射技术和有限元模拟方法，重点分析了复合材料在制备过程中产生热残余应力大小、分布，以及准静态加载过程中两相的应力演化、载荷传递和承载分布等微观力学行为。主要研究成果如下：对W相体积分数分别为67%、72%和80%的铸态复合材料的热残余应力进行分析，发现在三个主应力方向上，W相受压应力，非晶相受拉应力。随着W相体积分数的增加，W相的热残余应力降低，而非晶相中的热残余应力增加。相比铸态复合材料，预变形复合材料中W相的热残余应力略有降低，说明因静液挤压引起的残余应力可忽略不计。在室温准静态单次压缩实验中，由于两相弹性应变不匹配，变形初期，W相为主要承载相。随着外加应力的增加，W相首先发生屈服。W相屈服后，非晶相成为主要承载相。非晶相的屈服强度高于复合材料的屈服强度。循环压缩实验条件下，W相的屈服强度随W相体积分数的增加而降低，而加工硬化程度随其体积分数的增加而更加明显，这是由于处于弹性变形阶段的非晶相对W相位错的扩展形成阻碍，从而提高了W相的屈服强度；而在非晶相屈服之后，两相界面阻碍位错扩展的能... 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 非晶合金复合材料的发展
        1.1.1 内生相非晶复合材料
        1.1.2 外加相非晶复合材料
    1.2 机械性能
        1.2.1 残余应力
        1.2.2 相间微应力
        1.2.3 晶间微应力
        1.2.4 内应力模型
    1.3 衍射法测量应力原理
        1.3.1 衍射法测量内应力特点
        1.3.2 衍射法应力检测研究现状
    1.4 研究目的及主要研究内容
    参考文献
第2章 实验材料及分析测试方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 W 骨架/Zr 基非晶复合材料
        2.1.2 预变形 W 骨架/Zr 基非晶复合材料
    2.2 分析测试方法
        2.2.1 相分析
        2.2.2 热分析
        2.2.3 准静态压缩
        2.2.4 HEXRD
        2.2.5 电子背散射衍射
        2.2.6 扫描电子显微镜
        2.2.7 透射电子显微镜
    2.3 FEM 分析
        2.3.1 材料性能参数
        2.3.2 W 骨架/Zr 基非晶复合材料的建模
        2.3.3 W 丝/Zr 基非晶复合材料的建模
        2.3.4 热残余应力
        2.3.5 准静态加载
    参考文献
第3章 W 骨架/Zr 基非晶复合材料单次压缩力学行为研究
    3.1 引言
    3.2 铸态复合材料
        3.2.1 复合材料组织
        3.2.2 FEM 建模
        3.2.3 相分析
        3.2.4 热稳定性分析
        3.2.5 弹性模量分析
    3.3 铸态复合材料的热残余应力分析
        3.3.1 HEXRD 结果
        3.3.2 FEM 结果
    3.4 铸态复合材料在单次准静态压缩下的力学行为分析
        3.4.1 宏观压缩结果
        3.4.2 HEXRD 结果
        3.4.3 FEM 结果
        3.4.4 变形特征分析
        3.4.5 W 相体积分数对铸态复合材料两相力学性能的影响
    3.5 本章小结
    参考文献
第4章 W 骨架/Zr 基非晶复合材料循环加载力学行为研究
    4.1 引言
    4.2 W 相体积分数对铸态复合材料力学性能的影响
        4.2.1 HEXRD 结果
        4.2.2 FEM 结果
        4.2.3 变形特征分析
    4.3 温度对铸态复合材料力学性能的影响
        4.3.1 HEXRD 结果
        4.3.2 FEM 结果
        4.3.3 变形特征分析
    4.4 不同母相对复合材料力学性能影响
        4.4.1 HEXRD 结果
        4.4.2 变形特征分析
    4.5 本章小结
    参考文献
第5章 静液挤压预变形 W 骨架/Zr 基非晶复合材料力学行为研究
    5.1 引言
    5.2 预变形复合材料
        5.2.1 复合材料组织
        5.2.2 FEM 建模
        5.2.3 界面选区衍射分析
        5.2.4 织构分析
    5.3 残余应力分析
        5.3.1 预变形 W 骨架/Zr 基非晶复合材料的残余应力分析
        5.3.2 W 丝/Zr 基非晶复合材料的残余应力分析
        5.3.3 不同复合材料热残余应力对比
    5.4 预变形复合材料在单次准静态压缩下的力学行为分析
        5.4.1 宏观准静态压缩结果
        5.4.2 HEXRD 结果
        5.4.3 FEM 结果
    5.5 预变形量对预变形复合材料力学性能的影响
        5.5.1 HEXRD 结果
        5.5.2 FEM 结果
        5.5.3 变形特征分析
    5.6 本章小结
    参考文献
结论
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]块状非晶合金及其复合材料研究进展[J]. 胡壮麒,张海峰.  金属学报. 2010(11)
[2]高速冲击载荷下SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料断裂行为研究[J]. 刘俊,王鲁,程焕武,薛云飞,张海峰.  北京理工大学学报. 2010(07)
[3]W丝/Zr基非晶复合材料的压缩变形行为[J]. 汪海锋,李文.  沈阳理工大学学报. 2010(01)
[4]背散射电子衍射在高应变率变形结构研究中的应用[J]. 徐永波,阳华杰,Marc Andre Meyers.  材料研究学报. 2009(06)
[5]中子衍射残余应力分析技术及其应用[J]. 孙光爱,陈波.  核技术. 2007(04)
[6]基于XRD的Al2O3纳米薄膜残余应力测试[J]. 孔德军,张永康,冯爱新,鲁金忠.  仪器仪表学报. 2006(12)
[7]4Cr13量具钢残余应力测定分析[J]. 杨建风,冯爱新,周建忠,孔德军,唐翠萍.  工具技术. 2006(12)
[8]纤维增强复合材料的细观力学模型以及数值模拟进展[J]. 李红周,贾玉玺,姜伟,安立佳.  材料工程. 2006(08)
[9]电子背散射衍射(EBSD)及其在材料研究中的应用[J]. 陈绍楷,李晴宇,苗壮,许飞.  稀有金属材料与工程. 2006(03)
[10]金刚石薄膜残余应力的X射线透射测量法[J]. 朱宏喜,毛卫民,冯惠平.  物理测试. 2005(06)

硕士论文
[1]颗粒增强铝基复合材料稳定化处理过程的热应力分析[D]. 韩媛媛.哈尔滨理工大学 2004



本文编号：2924612