PFC方法研究纳米级裂纹的萌生与扩展

发布时间：2021-03-11 20:08

　　晶体相场（PFC）方法通过描述晶体材料的微观结构的拓扑来扩展相场模型的概念。其相对于传统相场（TPF）方法与分子动力学（MD）方法模拟材料演化过程而言,在特征时间尺度与扩散空间尺度上更具有优势。相对于不少已知的计算模拟研究,纳米级裂纹形核的机理问题仍然解析得不够清晰与细致。因此,本文采用PFC方法模拟不同的取向角与温度的样品在单轴拉应变作用下的纳米级微裂纹形核与扩展行为。并且针对PFC方法在特征时间尺度上做了改进,也对PFC方法研究脆性微裂纹形核与扩展问题进行了修正。结果表明:1.不同的晶向取角对裂纹萌生和扩展模式具有显著的影响。在5°与20°晶向取角的样品中,由于裂尖位错的应变集中,缺口直接开裂,裂纹主要呈脆性扩展模式,裂纹边缘呈现光滑平面特征;而对10°与15°晶向取角的样品,裂口处先发射位错,位错滑移形成空位,空位长大形成裂纹,呈韧性扩展模式,裂纹边缘呈不光滑特征。2.不同的温度对脆性解理裂纹萌生模式和扩展速度有明显的影响。随着温度从-1.0升高到-0.7,脆性解理裂纹的形核模式逐渐变化,缺口位置不再直接形成裂纹,而是在缺口处先形成台阶后再产生裂纹;随着温度的升高,脆性的解理裂纹... 

【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２?Ｎｉ－Ｃｕ－Ｚｎ金属间化合物相变引起的脆性断裂??（ａ）回流后ＳＡＣ３０５／Ｎｉ接口的明场ＴＥＭ图像以及相应的ＳＡＥＤ模式；（ｂ）在３００次循环后焊料／??（Ｎｉ，Ｃｕ）?３Ｓｎ２界面微结构的髙放大倍数的明场ＴＥＭ图像．??Ｆｉｇ．?１－２?Ｂｒｉｔｔｌｅ?ｆｒａｃｔｕｒｅ?ｉｎｄｕｃｅｄ?ｂｙ?ｐｈａｓｅ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｎｉ－Ｃｕ－Ｓｎ?ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ?ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ＾１＇：??（ａ）?Ｂｒｉｇｈｔ－ｆｉｅｌｄ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ??

图１－３?１０次热循环后层压ＣＮＴｓ?／?Ｃｕ复合材料的ＳＥＭ图像Ａ?（ａ）细观尺度下观测到的裂纹??扩展ＳＥＭ图像；（ｂ）图（ａ）中高放大倍数的ＳＥＭ图像．??

图２－１单模近似得出的二维相图（阴影部分代表两相共存区）Ｉ—??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｐｈａｓｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｂｙ?ｓｉｎｇｌｅ?ｍｏｄｅ?ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ??

【参考文献】：
期刊论文
[1]纳观尺度下不同晶向取向对裂纹萌生和扩展的影响[J]. 卢昱江,刘哲源,李依轩,黄宗吉,高英俊.  广西科学院学报. 2018(04)
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[3]剪切应变下刃型位错的滑移机理的晶体相场模拟[J]. 高英俊,全四龙,邓芊芊,罗志荣,黄创高,林葵.  物理学报. 2015(10)
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硕士论文
[1]氢对α铁裂纹扩展机制影响的模拟研究[D]. 张磊.西安石油大学 2017
[2]材料纳观尺度裂纹扩展临界条件的晶体相场法研究[D]. 毛鸿.广西大学 2016
[3]置氢对Ti6Al4V合金组织演变的影响及β-Ti中刃型位错的分子动力学模拟[D]. 肖宏伟.东北大学 2008



本文编号：3077019