面心立方金属循环形变行为的广泛研究起始于1956年Thompson对铜晶体中滑移带“驻留”现象的发现。上世纪50年代到70年代，大量研究工作集中于揭示驻留滑移带的力学及结构特性，包括硬度、位错分布、体积分数、两相模型等等。基于这些早期的研究工作，Mughrabi于1978年建立了著名的单滑移取向铜单晶体的循环应力-应变曲线，这是第一次定量化地将面心立方金属的宏观应力应变响应与微观位错组态联系起来。自上世纪90年代初，在王中光研究员的带领下，中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂国家重点实验室围绕着取向对铜单晶体循环形变特别是微观位错组态形成机理展开了一系列的研究工作，建立了完整的关于取向效应与位错组态形成的关系图谱。同一时期，各种其他面心立方晶体，包括镍、铝、铜铝及铜锌合金疲劳行为的研究也相继展开。

近年来，金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室材料疲劳与断裂研究部张哲峰研究员和李鹏博士在综合分析前人大量研究成果的基础上，系统研究了不同取向银及金单晶体的循环形变行为，进一步完善了面心立方金属的研究体系。同时，针对疲劳位错组态的规则分布，提出了符合其形成规律的基本判据：τ_s ≥ 3γ_sf/[10b(2+ν)]。研究结果表明：具有中等层错能值的镍、铜、银和金单晶体在疲劳后会形成典型的驻留滑移带梯状结构，而高层错能值的铝单晶体中则以位错胞结构为主。从中可以发现：层错能值的高低是影响晶体滑移方式，特别是规则位错组态形成的根本原因，这一参量制约和控制着位错的聚集与演化，最终决定了微观位错组态的不同聚集形态。基于上述分析，提出了以层错能值为参数的基本判据来解释不同面心立方金属中规则位错梯结构的形成与否，进而为更好地理解金属材料疲劳损伤程度与失效行为的发生提供了理论基础。

该系列研究结果已分别发表在Progress in Materials Science（2011）、Acta Materialia（2008、2009、2010）以及国内新创办的英文期刊Science China materials（《中国科学：材料科学》，2015）。该研究工作得到了国家自然科学杰出青年基金的支持。

Science China materials 原文链接：

http://link.springer.com/article/10.1007/s40843-015-0108-4

http://mater.scichina.com/EN/abstract/abstract510103.shtml

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自科学出版社科学网博客。

链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-528739-951937.html?mobile=1

收藏

分享