流体微探应变原位统计分布表征技术研究

发布时间：2021-08-19 09:50

　　材料硬度是材料抵抗弹塑性变形的能力,硬度测试方法金属材料力学性能不可或缺的测试手段。现有硬度测试是利用硬质压头以准静态的方式压入材料表面测量卸载后的形变。传统宏观硬度测量及纳米压痕技术存在局限性,无法实现连续和高通量测量。本文研究并分析了等静压下材料微观组织经流体传压介质作用的形貌差异探测数据并探讨了与硬度间的相关性,建立了材料组织在流体微探下的应变量的差异响应与硬度的定性定量关系,提出了一种利用流体微探应变技术测量表征材料不同组织间硬度性能的新方法,实现了微米尺度的连续塑性形变与组织、硬度映射的高通量表征,实现了宏观区域内微观组织、硬度和成分的连续映射统计分析,最终确立了一种全新的宏观-介观-微观的高通量、跨尺度、精细的流体微探应变原位统计硬度表征技术。利用高铬铸铁、不锈钢激光增材制造梯度材料中不同组织硬度的差异,完成了材料组织的流体微探应变硬度的连续高通量测量及微观结构的精细表征。论文中的大量数据均表明流体微探应变硬度与宏观维氏硬度、显微维氏硬度、纳米压痕硬度之间存在显著相关,最终达到了材料中成分、组织及硬度性能的高通量原位统计映射分布表征,为材料基因组中高通量硬度性能的连续测试提... 

【文章来源】：钢铁研究总院北京市

【文章页数】：149 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 材料基因组计划
    1.3 高通量映射表征技术
    1.4 金属材料的结构与机械性能关系
        1.4.1 金属结构
        1.4.2 材料的强度
    1.5 金属材料力学中弹塑性类别
        1.5.1 Hookean材料和短程力
        1.5.2 非Hookean材料和应变
    1.6 金属材料力学性能传统宏观及微纳尺度测试技术
        1.6.1 静态力学性能的测试发展
        1.6.2 弹塑性接触力学的原理及分类
        1.6.3 常规宏观硬度测试技术
        1.6.4 微观纳米压痕测试技术
        1.6.5 微纳尺度微柱压缩测试技术
        1.6.6 硬度与金属材料其它力学性能的联系
    1.7 等静压技术的特点及分类
        1.7.1 等静压技术特点
        1.7.2 冷等静压技术的类别
    1.8 本文研究目的及内容
第二章 实验材料组织相图计算及力学性能模拟
    2.1 有限元晶体塑性模型
    2.2 有限元组织划分与映射
        2.2.1 模型的组织映射和网格设置
        2.2.2 表面应变的模拟结果
        2.2.3 表面应变和硬度块的模拟结果
    2.3 本章小结
第三章 材料宏观硬度与流体微探应变相关性研究
    3.1 实验材料及方法
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 硬度标块与流体微探应变形貌相关性分析
        3.2.2 宏观硬度与流体微探应变量曲线的绘制
    3.3 流体微探应变与硬度表达式的建立
    3.4 本章小结
第四章 铸铁流体微探应变与成分-组织-硬度的统计映射表征
    4.1 实验材料及方法
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 成分分布分析
        4.1.3 组织结构表征
        4.1.4 硬度性能测试
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 金相组织分析与流体微探技术对比分析
        4.2.2 显微硬度与流体微探技术对比分析
        4.2.3 纳米压痕与流体微探应变分析
        4.2.4 流体微探应变与成分-组织的跨尺度映射分析
    4.3 本章小结
第五章 激光增材制造样品的成分-组织-硬度统计映射表征
    5.1 实验材料及方法
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 相图计算及金相分析
        5.2.2 流体微探应变-硬度-成分-组织映射分析
        5.2.3 流体微探应变与显微硬度的跨尺度映射分析
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
攻读博士期间承担的科研任务及主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]材料力学性能测试与评价技术进展[J]. 王建国.  工程与试验. 2008(S1)
[2]我国铸造质量控制与测试技术发展的回顾与展望[J]. 张武城,涂思柏,张乃蕴.  铸造. 2002(08)



本文编号：3351187