工程材料断裂微观机理的研究与球铁优化组织设计
发布时间：2024-06-02 02:52
本文首先对材料断裂文献进行综述，了解断裂微观机理研究的过去成就、现状和发展，确定本文研究的内容为工程材料断裂的微观机理，侧重裂尖微区位错行为和纳米尺度上微裂纹形核与扩展过程及微观组织的影响，断裂微观过程与宏观力学行为的关系，为工程材料的强韧化提供理论依据。本文最后根据球铁断裂微观机理研究的结果，对球铁进行优化组织设计，以期显著提高球铁强韧性。 本文主要采用透射电镜或扫描电镜动态拉伸方法，原位观察工程材料断裂的微观过程。在透射电镜中原位观察裂纹与位错的相互作用、裂尖晶体结构变化和纳米级微裂纹形核与长大过程。在扫描电镜中原位观察球墨铸铁微微裂纹萌生与扩展过程，从而能更深入地探讨断裂的微观机理。 本文首先系统地研究了工业纯金属(Fe，Al，Ti和Mg)断裂的微观过程，发现所研究的工业纯金属断裂过程裂尖均首先发射位错，并离开裂尖向前运动、在裂尖留下无位错区，位错反塞积在五位错区的端部，反塞积位错群一般呈封闭状包围无位错区。在保持恒位移过程中，裂尖位错发射与运动还会持续进行一段时间，位错运动的点阵阻力越小，位错发射与运动持续的时间越长。 首次较系统地观察了不同结构金属在较...
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
前言
第一章 文献综述
§1.1 引言
§1.2 断裂的分类
§1.3 晶体的理论断裂强度与格里菲斯裂纹理论
§1.4 脆性解理裂纹萌生的微观机理
1.4.1 Stroh理论—位错塞积理论
1.4.2 Cottrell理论—位错反应理论
1.4.3 Smith理论—第二相边界形成裂纹理论
§1.5 韧性断裂的微观机理
§1.6 球铁断裂的微观过程
§1.7 BCS裂纹位错模型
§1.8 裂纹尖端地区的结构
§1.9 裂纹尖端位错运动
§1.10 微裂纹在无位错区中形核与扩展
§1.11 钢铁断裂微观过程的透射电镜观察与分析
§1.12 断裂研究方法的新进展
§1.13 本课题的选题依据和研究内容
参考文献
第二章 实验技术
§2.1 引言
§2.2 透射电镜动态拉伸原位观察
§2.3 扫描电镜动态拉伸原位观察
§2.4 球墨铸铁的熔炼和试样制备
2.4.1 球铁的熔炼
2.4.2 退火工艺
2.4.3 等温淬火工艺
2.4.4 力学性能试验
2.4.5 球墨铸铁薄膜样品制备
2.4.6 显微组织观察
§2.5 X射线衍射试验
2.5.1 残留奥氏体量的测定
2.5.2 奥—贝球铁点阵畸变和位错密度的测定
参考文献
第三章 不同结构金属断裂过程的微观观察与分析
§3.1 引言
§3.2 实验结果
3.2.1 工业纯铁
3.2.2 工业纯铝
3.2.3 工业纯钛
3.2.4 工业钝镁
§3.3 分析讨论
3.3.1 裂纹与位错的相互作用
3.3.2 裂尖位错发射与无位错区
3.3.3 无位错区中的应力
3.3.4 裂尖微区变形特征
3.3.5 晶界对裂尖位错发射和运动的影响
§3.4 本章小结
参考文献
第四章 单相合金韧性断裂的原位观察与分析
§4.1 引言
§4.2 不锈钢形变与断裂的原位观察与分析
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验结果
4.2.3 分析讨论
4.2.4 小结
§4.3 H68黄铜韧性断裂的原位观察与分析
4.3.1 实验材料
4.3.2 实验结果
4.3.3 分析讨论
4.3.4 小结
参考文献
第五章 珠光体断裂的微观机理
§5.1 引言
§5.2 实验材料与方法
§5.3 实验结果
5.3.1 裂纹垂直珠光体层片扩展
5.3.2 裂纹平行珠光体层片扩展
5.3.3 裂纹与珠光体层片呈45°扩展
5.3.4 裂纹在珠光体团边界扩展
5.3.5 渗碳体的变形
§5.4 分析讨论
5.4.1 裂纹的萌生
5.4.2 渗碳体的变形
5.4.3 珠光体中裂纹的扩展
§5.5 本章小结
参考文献
第六章 板条马氏体断裂的微观机理
§6.1 引言
§6.2 实验材料
§6.3 实验结果
6.3.1 板条马氏体断裂的微观过程
6.3.2 带状薄区与Z字形裂纹
6.3.3 显微组织对裂纹萌生与扩展的影响
§6.4 板条马氏体断裂的微观机理
§6.5 板条马氏体强韧化的机理
§6.6 本章小结
参考文献
第七章 回火索氏体断裂的微观机理
§7.1 引言
§7.2 实验材料
§7.3 实验结果
7.3.1 显微组织
7.3.2 回火索氏体断裂的微观过程
§7.4 分析讨论
7.4.1 孔洞的萌生
7.4.2 孔洞的长大与连接
7.4.3 断裂的微观过程与宏观力学行为
§7.5 本章小结
参考文献
第八章 奥—贝球铁组织结构与断裂微观机理的研究
§8.1 引言
§8.2 实验材料和热处理工艺
§8.3 实验结果
8.3.1 球铁铸态组织
8.3.2 奥—贝球铁的显微组织
8.3.3 奥—贝球铁透射电镜组织
8.3.4 贝氏体铁素体位错密度
8.3.5 不同热处理奥—贝球铁的力学性能
8.3.6 奥—贝铁断裂的微观过程
§8.4 分析讨论
8.4.1 奥—贝球铁热处理工艺——组织结构——性能的相互关系
8.4.2 奥—贝球铁断裂的微观机理与强韧化机制
§8.5 本章小结
参考文献
第九章 球铁优化组织设计与力学性能及其断裂行为
§9.1 引言
§9.2 实验材料与方法
§9.3 实验结果
9.3.1 显微组织
9.3.2 优化组织球铁的力学性能
9.3.3 优化组织断裂的微观过程
§9.4 讨论
9.4.1 球墨铸铁优化组织设计
9.4.2 强韧化机理
9.4.3 热处理工艺
§9.5 本章小结
参考文献
第十章 总结论
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
本文编号：3986745
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
前言
第一章 文献综述
§1.1 引言
§1.2 断裂的分类
§1.3 晶体的理论断裂强度与格里菲斯裂纹理论
§1.4 脆性解理裂纹萌生的微观机理
1.4.1 Stroh理论—位错塞积理论
1.4.2 Cottrell理论—位错反应理论
1.4.3 Smith理论—第二相边界形成裂纹理论
§1.5 韧性断裂的微观机理
§1.6 球铁断裂的微观过程
§1.7 BCS裂纹位错模型
§1.8 裂纹尖端地区的结构
§1.9 裂纹尖端位错运动
§1.10 微裂纹在无位错区中形核与扩展
§1.11 钢铁断裂微观过程的透射电镜观察与分析
§1.12 断裂研究方法的新进展
§1.13 本课题的选题依据和研究内容
参考文献
第二章 实验技术
§2.1 引言
§2.2 透射电镜动态拉伸原位观察
§2.3 扫描电镜动态拉伸原位观察
§2.4 球墨铸铁的熔炼和试样制备
2.4.1 球铁的熔炼
2.4.2 退火工艺
2.4.3 等温淬火工艺
2.4.4 力学性能试验
2.4.5 球墨铸铁薄膜样品制备
2.4.6 显微组织观察
§2.5 X射线衍射试验
2.5.1 残留奥氏体量的测定
2.5.2 奥—贝球铁点阵畸变和位错密度的测定
参考文献
第三章 不同结构金属断裂过程的微观观察与分析
§3.1 引言
§3.2 实验结果
3.2.1 工业纯铁
3.2.2 工业纯铝
3.2.3 工业纯钛
3.2.4 工业钝镁
§3.3 分析讨论
3.3.1 裂纹与位错的相互作用
3.3.2 裂尖位错发射与无位错区
3.3.3 无位错区中的应力
3.3.4 裂尖微区变形特征
3.3.5 晶界对裂尖位错发射和运动的影响
§3.4 本章小结
参考文献
第四章 单相合金韧性断裂的原位观察与分析
§4.1 引言
§4.2 不锈钢形变与断裂的原位观察与分析
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验结果
4.2.3 分析讨论
4.2.4 小结
§4.3 H68黄铜韧性断裂的原位观察与分析
4.3.1 实验材料
4.3.2 实验结果
4.3.3 分析讨论
4.3.4 小结
参考文献
第五章 珠光体断裂的微观机理
§5.1 引言
§5.2 实验材料与方法
§5.3 实验结果
5.3.1 裂纹垂直珠光体层片扩展
5.3.2 裂纹平行珠光体层片扩展
5.3.3 裂纹与珠光体层片呈45°扩展
5.3.4 裂纹在珠光体团边界扩展
5.3.5 渗碳体的变形
§5.4 分析讨论
5.4.1 裂纹的萌生
5.4.2 渗碳体的变形
5.4.3 珠光体中裂纹的扩展
§5.5 本章小结
参考文献
第六章 板条马氏体断裂的微观机理
§6.1 引言
§6.2 实验材料
§6.3 实验结果
6.3.1 板条马氏体断裂的微观过程
6.3.2 带状薄区与Z字形裂纹
6.3.3 显微组织对裂纹萌生与扩展的影响
§6.4 板条马氏体断裂的微观机理
§6.5 板条马氏体强韧化的机理
§6.6 本章小结
参考文献
第七章 回火索氏体断裂的微观机理
§7.1 引言
§7.2 实验材料
§7.3 实验结果
7.3.1 显微组织
7.3.2 回火索氏体断裂的微观过程
§7.4 分析讨论
7.4.1 孔洞的萌生
7.4.2 孔洞的长大与连接
7.4.3 断裂的微观过程与宏观力学行为
§7.5 本章小结
参考文献
第八章 奥—贝球铁组织结构与断裂微观机理的研究
§8.1 引言
§8.2 实验材料和热处理工艺
§8.3 实验结果
8.3.1 球铁铸态组织
8.3.2 奥—贝球铁的显微组织
8.3.3 奥—贝球铁透射电镜组织
8.3.4 贝氏体铁素体位错密度
8.3.5 不同热处理奥—贝球铁的力学性能
8.3.6 奥—贝铁断裂的微观过程
§8.4 分析讨论
8.4.1 奥—贝球铁热处理工艺——组织结构——性能的相互关系
8.4.2 奥—贝球铁断裂的微观机理与强韧化机制
§8.5 本章小结
参考文献
第九章 球铁优化组织设计与力学性能及其断裂行为
§9.1 引言
§9.2 实验材料与方法
§9.3 实验结果
9.3.1 显微组织
9.3.2 优化组织球铁的力学性能
9.3.3 优化组织断裂的微观过程
§9.4 讨论
9.4.1 球墨铸铁优化组织设计
9.4.2 强韧化机理
9.4.3 热处理工艺
§9.5 本章小结
参考文献
第十章 总结论
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
本文编号：3986745
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3986745.html
