欢迎来到 阿仪网

免费注册

首页 | 产品 | 求购 | 资讯 | 专题 | 找厂商 | 打听 | 人才 | 品牌 | 资料 | 技术文献 | 展会 | 耗材 | 配件 | 新品 | 促销 | 书籍 | 招标 | 优质仪器
广告
广告

您的位置:首页>仪器仪表资讯>实验室动态>梯度材料的损伤容限研究取得进展,为梯度材料的实际应用提供理论基础

梯度材料的损伤容限研究取得进展,为梯度材料的实际应用提供理论基础

发布时间:2019/11/22编辑:Ma Liang 人气:4257

  【阿仪网 实验室动态】寻求同时提高工程结构材料多种机械性能的方法是材料科学家长期努力的方向。材料科学家通过从自然材料中获取灵感,制造出与之相似的材料,这就形成了“向自然学习”的概念。自然界中某些生物的独特结构使其具有良好的机械性能,使得它们能够对抗自然界的各种恶劣环境。其中一种结构为梯度结构,自然界中竹子结构便是典型的梯度结构。竹子的维管束结构其密度是从外部向心部逐渐递减,在维持整体强度和刚度的情况下,其心部具有较好的柔韧性。材料科学家已经成功将梯度结构在多种金属材料中进行复制并对其机械性能进行系统研究。相关研究表明梯度结构金属材料能在一定程度上打破材料“强度和塑性”的倒置关系,获得优异的强塑性。

  但是作为工程结构材料,必须进一步显示出可接受的断裂韧性(或抗损伤能力),以避免实际应用中发生灾难性的失效。断裂韧性对大多数材料的安全应用是至关重要的,它通常是强度和塑性的综合指标。但是一般而言:强度和塑性是由材料的整体变形控制的全局机械响应,而断裂韧性是裂纹尖端“局部”微观结构变形的机械响应结果,断裂韧性裂纹尖端参与的变形区域比拉伸整体变形体积小多个数量级。因此,尽管通过构建梯度结构可以实现材料强度和塑性的优异组合,但是否能保证其断裂韧性同样优越,仍是一个亟待解决的关键科学问题。同时,梯度结构材料中微观结构的局部变化可能导致裂纹扩展过程中的裂纹扩展阻力发生变化。因此,揭示梯度结构中微观结构的不均匀性对裂纹的启裂和扩展阻力的影响具有非常重要的意义。

  在成功制备块体梯度材料的基础之上,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心材料动力学研究部构筑材料组研究员李毅和副研究员潘杰与美国加州大学伯克利分校教授Robert O. Ritchie展开合作,评估晶粒尺寸跨度从~30 nm到~4 μm的梯度结构(GS)Ni的变形和断裂行为。研究发现,1、与脆性的纯纳米晶和韧性的粗晶Ni相比,梯度结构Ni具有高断裂韧性,显示出强度和韧性的最佳组合。梯度材料在拉伸至断裂的过程中消耗的塑性功明显高于纯粗晶和纯纳米晶材料,其来源于在裂纹传播过程中内部渐变的微观结构之间的相互作用。2、梯度材料的断裂韧性和变形行为与梯度方向有关。粗晶到纳米晶梯度方向上的起始断裂韧性(KJIc)比纳米晶到粗晶梯度方向的起始断裂韧性要高。当裂纹沿粗晶向纳米晶梯度方向扩展时,其R曲线(抗裂纹扩展阻力曲线)与纯粗晶Ni类似,显示出强度和韧性的最佳组合。裂纹扩展初期在粗晶区域会发生钝化,表现为韧性断裂。然而,在裂纹扩展后期,在纳米晶区域诱发脆性裂纹,并迅速扩展失效,发生不稳定的脆性断裂。由于裂纹扩展过程是韧性断裂向脆性断裂的转变过程,因此在安全应用上需要慎重考量。另一方面,当裂纹沿纳米晶到粗晶梯度方向扩展时,其也表现出优于纯纳米晶Ni的起始断裂韧性(KJIc)和R曲线,并且裂纹尖端的韧性不断增加。此外,当裂纹的扩展到达粗晶区域时,裂纹尖端发生钝化。这种裂纹尖端韧性不断增加而发生钝化的过程表明,纳米晶到粗晶的梯度方向,是脆性断裂向韧性断裂的转变过程,具有优异安全应用前景。该研究成果为梯度材料的实际应用提供理论基础。

  上述研究成果于近期发表在Materials Today。文章第一作者为金属所博士研究生曹汝情。共同第一作者为美国劳伦斯伯克利国家实验室博士于秦。相关工作得到国家重点研发计划(资助号2017YFB0702003)和国家自然科学基金项目(资助号:51471165)的资助。

微信号:ayiwangapp17

(来源: 中国科学院科技产业网 )

标签:

上一篇:中科院讯:密歇根大学三维晶体管阵列研究表明有望打破摩尔定律 下一篇:单细胞拉曼创新技术研讨会在广州成功举办

为您推荐

相关新闻

珠海市妇幼保健院南院区腔镜类(宫腔镜、腹腔镜、超高清腹腔镜)医疗设备采购项目公开招标公告 发布时间:2020/7/15
  【阿仪网 行业商机】珠海市妇幼保健院南院区腔镜类(宫腔镜、腹腔镜、超高清腹腔镜)医疗设备采购项目 招标项目的潜在投标人应在珠海市香洲区银桦路598号5栋202-2号之09号获取招标文件,并于202
山东中医药大学附属医院医疗设备采购 发布时间:2020/7/15
山东中医药大学附属医院医疗设备采购项目(2506)公开招标公告一、采购人:山东中医药大学附属医院(省中医院) 地址:济南市经十路16369号(山东中医药大学附属医院(省中医院)) 联系方式:68616
两颗芯片助力中国3D视觉产业 国产AI 3D芯片不再受制于人 发布时间:2020/7/15
  【阿仪网 行业资讯】人工智能、5G等科技浪潮的来袭,加速了我国芯片国产化的重要性及其进程,而在我国的AI 3D芯片这条赛道上,诞生了一位名为“中科融合”的玩家。根据官网介绍
吉林生态厅发布废铅蓄电池环境监督管理工作的通知(征求意见稿) 发布时间:2020/7/15
  【阿仪网 行业资讯】近日,吉林生态厅发布了废铅蓄电池环境监督管理工作的通知(征求意见稿)。以下为原文:为加强废铅蓄电池环境污染防治,全面打好污染防治攻坚战,贯彻落实《废铅蓄电池污染防治行动方案》(
《实验室气相色谱》新国标 12月1日起实施 发布时间:2020/7/15
  【阿仪网 行业资讯】气相色谱仪是利用色谱分离技术和检测技术,对多组分的复杂混合物进行定性和定量分析的仪器。在当下,气相色谱仪作为一种可靠的分析仪器,早已成为了科研、检测领域的宠儿,被广泛应用于工业
上海计量院对“千寻位置时空智能平台” 厘米级定位服务提供测试 发布时间:2020/7/15
  【阿仪网 行业资讯】近期,上海计量院国家卫星导航与定位服务产品质检中心对千寻时空智能平台进行了相关性能测试。上海计量院运用导航测量领域的技术和经验,制定了系统的技术指标及测试方案,经测试,千寻位置
广告

新闻排行

图片视点

美科学家利用新型压电材料强化纳米材料红外光谱测量

优质产品

版权声明

凡本网注明"来源:阿仪网"的所有作品,版权均属于阿仪网,未经本网授权不得转载、摘编或利 用其它方式使用。已获本网授 权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:阿仪网"。违者本网将追究相关法律责任。

本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其 真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用 ,必须保留本网注明 的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

旗下频道

色谱仪 光谱仪 反应釜 试验箱 试验机 搅拌器 培养箱 离心机 水分测定 气体检测 量热仪 石油仪器 纯水器 比表面仪 温度记录 流量计 万用表 显微镜 粒度仪 测厚仪 硬度计 酸度计 元素分析 生物试剂 电线电缆 天平衡器 传感器 食品检测 压力仪表 电化学 测厚仪 阀门仪表 电力仪表 干燥设备 药物检测