一、SiC_f/Al复合丝变形损伤过程的原位观察（论文文献综述）
吴先前,黄晨光[1]（2022）在《强激光驱动爆炸与冲击效应》文中认为随着高功率密度激光技术的快速发展,强激光驱动的爆炸与冲击效应逐渐引起国内外学者的广泛关注。对强激光诱导爆炸与冲击效应研究进展进行了综述,包括强激光诱导爆炸载荷特征与相似律,强激光对材料表面冲击强化处理,强激光冲击诱导材料相变动力学行为,以及利用强激光驱动微弹道冲击等方面的研究进展,并指出了强激光诱导爆炸与冲击效应研究的发展趋势和未来需要解决的关键科学问题。
杨志宇[2]（2021）在《颗粒增强铝基复合材料适配性对损伤过程与力学性能的影响》文中进行了进一步梳理为了探究颗粒增强铝基复合材料中,颗粒与基体获得有效强化的配合范围,总结颗粒与基体适配性对复合材料性能的影响,本研究采用粉末冶金工艺,选用4 μm、8μm、12μm、15μm、20μm、30μm六种不同粒径颗粒分别与90 MPa、292 MPa、378 MPa三种不同屈服强度Al-Cu-Mg合金基体进行复合,制备出18种屈服强度从111 MPa到386MPa,抗拉强度从179MPa到597 MPa,伸长率从27%到7%变化的复合材料。在此基础上,使用原位拉伸的实验方法对受载过程中复合材料的损伤过程进行了观察与统计分析。通过将颗粒、基体损伤过程与复合材料力学性能建立联系,进而获得颗粒与基体适配性对复合材料损伤以及力学性能的影响规律,推导出颗粒与基体的有效强化配合范围。实验研究表明,在复合材料的受载变形过程中,颗粒会发生断裂,基体会因局部变形产生微孔,这些损伤随着复合材料的变形不断累积,最终导致断裂。通过对复合材料颗粒断裂比率与基体滑移带密度进行统计,根据两种损伤的统计变化规律,将复合材料损伤过程分为三个阶段:无损伤发生的弹性变形阶段;颗粒开裂比率迅速升高,滑移带密度开始增长的过渡阶段;以及颗粒开裂基本停止,基体滑移带密度不断升高的塑性变形阶段。两种损伤的绝对含量及相对大小由颗粒与基体的配合决定。两种损伤的相对大小也会决定复合材料的失效机制。当复合材料的颗粒粒径较大,基体强度较高时,颗粒断裂比率显着升高,颗粒断裂为复合材料的主要失效机制。当复合材料颗粒粒径较小,基体强度较低时,基体滑移带密度显着升高,基体中微孔聚集长大为复合材料的主要失效机制。将复合材料损伤过程与性能变化规律建立联系后表明,颗粒与基体存在有效适配范围。当颗粒与基体处于适配范围时,复合材料的屈服强度与抗拉强度随着颗粒粒径减小与基体强度升高而增大。当颗粒与基体不适配时,其受载过程中产生较多缺陷将使复合材料的性能低于基体性能,具体表现为:当弹性阶段颗粒所受应力超过自身强度极限时,颗粒将在复合材料屈服前发生较多开裂,使得复合材料屈服强度低于基体屈服强度。当较多的颗粒在塑性变形过程中断裂时,会显着降低复合材料的形变硬化率,同时引入的损伤增加了复合材料的断裂倾向,使复合材料抗拉强度低于基体强度。复合材料伸长率随着颗粒粒径增加先升高后下降,在颗粒粒径为12μm时发生转变。当颗粒粒径小于12μm时,颗粒对位错运动阻碍作用较为显着,随着颗粒粒径增大,颗粒对基体的限制能力降低,复合材料的伸长率升高。而当颗粒粒径大于12μm时,颗粒断裂随着颗粒粒径增大逐渐显着。复合材料更易在形变早期发生断裂,复合材料的伸长率随着颗粒粒径增加逐渐降低。根据复合材料屈服强度、抗拉强度与伸长率的性能变化规律,定义了颗粒与基体获得有效强化的适配范围。当颗粒粒径D与基体抗拉强度σ满足关系:1.48+1.17 ×10-2 D+2.09 ×10-3σ+4.28×10-5D2-2.40×10-6σ2+2.19 ×10-5σ>1时,该颗粒与基体复合后能有效提高复合材料抗拉强度,这一区域为有效强化区。同时在范围中,颗粒粒径趋近12μm时可获得较高伸长率,最大程度兼顾强度与塑性。当复合材料力学性能为主要设计指标时,应使复合材料组分满足有效强化区关系,以获得到较好的力学性能。
郭恩宇,范国华,王同敏[3]（2021）在《金属材料的组织演化机理：基于同步辐射光源的原位研究进展》文中进行了进一步梳理金属材料是一类最重要的承力结构材料,其通常在复杂的恶劣环境下服役。为获得优良的材料性能,金属材料的制造工艺和流程往往较为复杂,并且包含众多工序,深入研究并掌握制备过程中和复杂服役环境下的金属材料组织与缺陷的演化机理是提高材料性能和确保材料安全服役的重要基础。同步辐射光源具备的高时空分辨率为研究金属材料组织结构微观动力学机制提供了极佳的研究平台。本研究综述国内外在利用同步辐射光源开展金属材料研究的进展,涉及样品环境装置的建造、X射线方法学的开发和利用、金属材料制备过程和复杂外部环境作用下微结构演化和损伤机理的研究,提出本领域的未来发展方向。
付巳超[4]（2020）在《基于细观力学方法的材料尺寸效应和相变-变形耦合研究》文中研究说明尺寸效应和相变-变形耦合作用是先进工程金属材料研发和应用过程中的两个典型的难题与挑战。针对这两个具有挑战性的问题,本文以316L不锈钢微丝和相变诱发塑性高熵合金（TRIP-HEA）为研究对象,分别通过研发新型试验装置进行试验和采用先进试验手段进行观测,揭示了两个问题的基本微观机制,并基于微观机制和混合定律提出了适宜的细观力学复合模型,从主导尺寸效应或TRIP辅助变形行为的特征“相”平均细观力学行为出发,分别实现了对尺寸效应和相变-变形耦合作用下的材料宏观机械性能的合理描述。这些研究成果为解决以上两个具有挑战性的问题提供了数据支撑和研究方法,有望广泛应用到工程实际中去。研制了一种可用于微型多轴循环力学行为测试的拉-扭疲劳试验机,并利用该试验机系统研究了不同直径和晶粒尺寸316L不锈钢微丝的拉伸、扭转、拉-扭循环和疲劳行为,揭示了微丝随着直径晶粒数目的减少而先后展现出“越小越弱”和“越小越强”两种截然相反的尺寸效应。基于内部晶粒和表面晶粒两“相”的等效细观力学行为,结合经典的Hall-Petch晶粒尺寸效应公式,提出了一个细观类比复合模型,揭示了由缺乏晶界强化所致的表面晶粒软化是“越小越弱”尺寸效应的主要微观机制,并对微丝的拉伸和扭转变形行为尺寸效应进行了合理的描述。进一步提出了一种考虑尺寸效应的多轴疲劳寿命预测模型,对微丝随直径减小而降低的多轴疲劳寿命实现了较好的预测。利用原位实时中子衍射,结合电子背散射衍射（EBSD）和超导量子干涉仪（SQUID）测量及热力学模型计算,揭示了微观结构、冷却温度和磁结构有序化共同作用对TRIP-HEA的亚稳态及热致相成分的影响,进而制得了具有不同FCC相热稳定性的不同初始相成分TRIP-HEA试样。进一步利用原位实时中子衍射对不同初始相成分TRIP-HEA试样在拉伸过程中的变形机制进行了深入探究,揭示了FCC相热稳定性对机械诱发相变与变形及其耦合作用的影响。TRIP-HEA的变形机制包括FCC相TRIP和位错滑移及HCP相孪晶和位错滑移。其中FCC相的持续相变和不断增多的HCP相的潜在应变硬化能力是TRIP-HEA表现出显着持续应变硬化的主要原因。基于相变和变形耦合行为的试验观测,提出了一个半经验两相细观复合模型。该模型在小应变下基于FCC相统一硬化行为、FCC/HCP两相应力约束和FCC相应力相关相变演化关系,在大应变下基于统一的宏观硬化行为,对不同热稳定性TRIP-HEA的应力应变行为进行了较好的描述。
张玉波[5]（2017）在《粉末冶金Cu/WCp叠层材料疲劳及动态力学性能研究》文中认为功能梯度材料具有组分与微结构的梯度空间变化特征,具有材料的可设计性和复杂环境的高适应性,一经面世便受到普遍的关注。根据不同的梯度分布形式它可以分为连续梯度和叠层梯度材料。由于外加相的加入、层间界面的出现以及制备工艺不同等因素,FGMs的细观损伤源以及细观损伤的形式更加丰富,在外加场作用下的细观损伤演化机理、材料宏观力学性能与细观结构间的关系也就更加复杂。其次,由于材料的应变率效应,其动态力学性能和准静态力学性能有较大差异,不仅取决于组分的基本性能,还依赖于动态加载速率。因此,深入研究FGMs的损伤、断裂与动态冲击行为,探索FGMs的细观组织结构与材料宏观性能的关系,优化FGMs设计理论和制备工艺,具有重要的学术意义和工程应用价值。主要的工作和结论如下:1.通过粉末冶金法制备了 Cu/WCp均质复合材料,研究了 WCp含量对复合材料的微观结构、显微硬度以及基本力学性能的影响。结果表明:颗粒分布相对均匀。随着颗粒含量的增大,复合材料的微孔隙增多,复合材料的显微硬度、强度和弹性模量增大,而延性却相应减小。通过研究均质复合材料的基本力学性能,为后续叠层材料的疲劳及动态冲击性能的研究做准备。2.利用单边缺口拉伸试件研究了颗粒含量对复合材料的疲劳裂纹扩展行为的影响;研究了应力比对Cu/WCp/15p的疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:颗粒含量越高复合材料的裂纹扩展速率越大,主要是颗粒界面结合强度较低导致其在循环载荷作用下过早的出现界面脱粘,颗粒含量越大界面脱粘越严重,因此,加速了疲劳裂纹扩展速率。应力比越大Cu/WCp/15p的裂纹扩展速率越快,主要是因为应力比越大,Kmax引起的裂纹尖端单调损伤越严重;其次,低应力比时裂纹面颗粒引起的裂纹闭合效应降低了裂纹扩展驱动力。利用单边缺口拉伸试件研究了叠层材料Cu/WCp/15p-Cu-Cu/WCp/15p的疲劳裂纹扩展特性。结果表明:当裂纹从Cu/WCp/15p层向纯Cu层扩展时,弹性错配E15p/ECu增大了裂纹尖端驱动力,使叠层材料的裂纹扩展速率比均质Cu/WCp/15p的快;当裂纹跨过层间界面1进入纯Cu层时,界面2引起的弹性错配ECu/E15p降低了裂纹尖端驱动力,使叠层材料的裂纹扩展速率比均质Cu的裂纹扩展速率低;随着裂纹向界面2的逐渐靠近弹性错配对驱动力的降低越明显,最终导致裂纹无法越过层间界面2而止裂。3.通过原位-SEM疲劳试验机研究了不同温度（25℃和200℃）下Cu/WCp/3p复合材料的小裂纹扩展行为,讨论了热-力耦合作用下Cu/WCp/3p的细观损伤特征以及它们对小裂纹扩展速率的影响;另外,分析了 25℃时颗粒和微观结构对裂纹萌生和小裂纹扩展行为的影响。结果表明:复合材料在热-力耦合作用下疲劳裂纹尖端的损伤更为严重,在主裂纹附近有较多的二次裂纹出现,导致裂纹尖端张开位移和塑性区尺寸增大。因此,200℃时复合材料的裂纹扩展速率比25℃时快。界面脱粘损伤是复合材料小裂纹萌生的主要形式。小裂纹扩展对微观结构比较敏感,其中大角度偏折对裂纹扩展的延迟效果最显着,其次是裂纹分叉和大尺寸塑性区,界面脱粘损伤则加速了裂纹扩展速率。4.基于图像处理技术建立了真实微结构的有限元模型,利用内聚力界面单元模拟了原位-SEM观察到的颗粒界面脱粘损伤特性;模拟研究了界面性质对裂纹扩展行为的影响。结果表明:复合材料Cu/WCp/3p中颗粒的界面脱粘模拟结果和原位-SEM观察结果比较吻合。从裂纹扩展路径模拟来看,当颗粒界面为弱界面时,模拟的裂纹扩展路径和原位-SEM观察结果结果比较吻合。因此,复合材料的颗粒界面属于弱界面结合,限制了疲劳裂纹萌生和扩展抗力的提高。5.利用分离式霍普金森杆压杆（SHPB）研究了均质复合材料和叠层材料的动态压缩力学性能,分析了其微观损伤机制。结果表明:对于均质复合材料来说,Cu/WCp是一种应变率相关材料,具有一定的加工硬化效应。颗粒含量越大复合材料流动应力越高,但对应的延性就有所牺牲。延性的牺牲主要体现在当颗粒含量为15%时,Cu/WCp/15p在高应变率作用下出现剪切裂纹。对于叠层材料来说,当层间界面和载荷方向垂直时,叠层材料具有一定的应变率效应;从微观分析可以发现:在高应变率下,叠层材料的剪切裂纹萌生于Cu/WCp/15p一层,然后穿过界面进入Cu/WCp/3p,最终导致层间界面在剪切作用下相对错动。当层间界面和载荷方向平行时,叠层材料的流动应力随应变率的增大先增大后趋稳,主要是因为叠层材料的层间界面在高应变率下开裂,导致流动应力不能继续提高。从微观分析可以发现:在高应变率下,叠层材料的层间界面出现界面开裂,同时在Cu/WCp/15p 一侧出现剪切裂纹以及剪切带损伤。
冯广海[6]（2016）在《SiCf/Ti基复合材料界面特性与疲劳行为研究》文中认为与传统钛合金相比,SiCf/Ti基复合材料具有更高的比强度和比模量,在未来航空航天发动机结构件中有广阔的应用前景。为确保SiCf/Ti基复合材料结构件服役期内的可靠性,必须评价其变动载荷下的疲劳行为。前期对SiCf/Ti基复合材料疲劳行为研究局限于SCS或Sigma系列的SiCf/Ti基复合材料。然而,对国产SiCf/Ti基复合材料疲劳行为研究未见报道。为探寻提高SiCf/Ti基复合材料疲劳性能的潜在途径,本论文采用纤维涂层并结合热处理工艺对SiCf/Ti基复合材料纤维/基体界面进行改性处理,研究界面特性对Si Cf/Ti基复合材料疲劳行为的影响。本文以Ti-6Al-4V合金为基体,分别选用C和C/Mo 2种涂层SiC纤维为增强体。采用箔-纤维-箔法、真空热压以及750°C真空热处理（36 h和100 h）工艺制备了6种不同界面特性的SiCf/C/Ti-6Al-4V和SiCf/C/Mo/Ti-6Al-4V复合材料。采用SEM、EDS分析技术和纤维Push-out试验对复合材料界面特性进行了表征。研究了界面特性对复合材料静拉伸性能、疲劳寿命及疲劳裂纹扩展速率的影响。采用疲劳中止试验并结合SEM分析技术研究了复合材料疲劳损伤萌生及损伤演化过程,阐明了界面特性对复合材料疲劳裂纹扩展行为的影响规律。SEM和EDS界面分析表明,制备态SiCf/C/Ti-6Al-4V和SiCf/C/Mo/Ti-6Al-4V复合材料界面区域分别为SiC︱C涂层︱TiC︱Ti-6Al-4V和SiC︱C涂层︱Mo涂层︱TiC︱αp+β︱Ti-6Al-4V。随着热处理时间延长,SiCf/C/Ti-6Al-4V复合材料界面区域TiC层显着增厚,局部形成显微孔隙,而SiCf/C/Mo/Ti-6Al-4V复合材料Mo涂层及其影响区不断β化,导致750°C/100 h热处理后其界面区域演化为SiC︱C涂层︱TiC︱β︱αp+β︱Ti-6Al-4V。复合材料热处理时Mo涂层消耗速率大于C涂层的消耗速率。引入Mo涂层不仅可降低复合材料中C涂层的消耗速率,而且避免复合材料热处理时SiC纤维原位强度下降。纤维Push-out试验结果显示,制备态SiCf/C/Ti-6Al-4V和SiCf/C/Mo/Ti-6Al-4V复合材料界面剪切强度分别为115.7 MPa和129.3 MPa。随着热处理时间延长,SiCf/C/Ti-6Al-4V复合材料界面剪切强度急剧增大,而SiCf/C/Mo/Ti-6Al-4V复合材料界面剪切强度则略有增大。室温拉伸试验结果显示,制备态和热处理态SiCf/C/Ti-6Al-4V和SiCf/C/Mo/Ti-6Al-4V复合材料的杨氏模量均基本相同。SiCf/C/Mo/Ti-6Al-4V复合材料的抗拉强度和延伸率均高于同样处理态的SiCf/C/Ti-6Al-4V复合材料。随着热处理时间延长,SiCf/C/Ti-6Al-4V复合材料的抗拉强度和延伸率均逐渐减低;而SiCf/C/Mo/Ti-6Al-4V复合材料的抗拉强度和延伸率则略有提高。断口分析表明,复合材料疲劳断口由疲劳裂纹萌生与亚稳态扩展区和疲劳瞬断区组成。随着循环应力增大,疲劳裂纹萌生与亚稳态扩展区逐渐减少,疲劳瞬断区则逐渐增大。疲劳裂纹主要萌生于试样机加工棱边受损纤维或微观缺口处,复合材料内部纤维/基体界面和纤维搭接处也会萌生疲劳裂纹。疲劳试验结果显示,制备态SiCf/C/Ti-6Al-4V复合材料疲劳寿命随循环应力增大几乎呈线性降低。在中高疲劳寿命区,其S-N关系曲线的数学模型为:Smax/μ=1.375-0.151×lgNf。无论是较高循环应力（Smax=900 MPa）还是低循环应力（Smax=600 MPa）,随着热处理时间延长,SiCf/C/Ti-6Al-4V复合材的疲劳寿命急剧降低,而SiCf/C/Mo/Ti-6Al-4V复合材料疲劳寿命则逐渐提高。制备态SiCf/C/Ti-6Al-4V复合材料的疲劳损伤模式及损伤演化过程与循环应力水平密切相关。高循环应力（Smax=1000 MPa）时,纤维开裂是疲劳损伤萌生主要模式。纤维开裂后,纤维裂纹以及断裂纤维附近的基体裂纹开始联接并形成宏观扩展性疲劳裂纹。中等循环应力（Smax=800 MPa）时,基体裂纹萌生与扩展则是主要疲劳损伤模式。萌生于试样机加工棱边缺口或纤维/基体界面反应层的基体疲劳裂纹几乎沿着垂直于加载方向扩展,同时出现裂纹偏转和纤维桥接基体裂纹现象。低循环应力（Smax=600 MPa）时,即使加载106周次后也仅在部分C涂层内部和C涂层与界面反应层之间产生了界面脱粘现象。复合材料的疲劳裂纹扩展行为与纤维/基体界面特性密切相关。750°C/100 h热处理态SiCf/C/Ti-6Al-4V复合材料由于其极高的界面结合强度、厚的脆性TiC反应层以及低的纤维原位强度致使未出现纤维桥接基体疲劳裂纹甚至疲劳裂纹偏转现象;而其它状态复合材料在疲劳裂纹扩展过程中均发生了明显的疲劳裂纹偏转和纤维桥接基体疲劳裂纹现象。相对C单涂层而言,引入C/Mo双涂层并结合750°C热处理能有效提高SiC纤维增强Ti-6Al-4V复合材料的抗拉强度、延伸率、疲劳寿命以及疲劳裂纹扩展抗力。
袁战伟[7]（2014）在《15vol.%SiCp/Al复合材料变形行为基础研究》文中研究表明SiC颗粒增强铝基复合材料以其优异的性能，如高比强度、比模量、良好的导热、导电性能以及尺寸稳定性和耐磨性等，使其在现代工业生产和国防工业领域具有非常重要的作用。为获得综合性能优良的SiC颗粒增强铝基复合材料结构件，需要对其承载变形行为进行分析讨论，并结合试验研究和数值模拟结果，从宏微观角度出发对其二次成形工艺进行研究，进而为改善SiCp/Al复合材料的成形质量和使用性能提供依据。本文主要采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法，对15vol.%SiCp/Al复合材料的承载变形行为、力学性能和二次加工制坯工艺等开展研究。为获得颗粒增强金属基复合材料的细观特征，特采用信号处理中的频谱分析方法对增强颗粒的形状特征进行数学描述。同时，结合ABAQUS软件的二次开发功能对复合材料的应力状态参数进行可视化输出，并分析讨论了颗粒形状及其界面特性对复合材料承载变形行为的影响。采用微压痕试验方法对SiCp/Al复合材料各组元的力学行为和性能参数等进行分析讨论，建立了SiCp/Al复合材料各组元的承载变形本构方程。基于热模拟试验方法对SiCp/Al复合材料的热变形行为进行研究，建立了SiCp/Al复合材料的高温变形本构方程、三维切片热加工图和考虑加工历程的材料热变形过程临界失稳应变分布图。最后，基于课题组的专利技术（ECSEE），对SiCp/Al复合材料的二次加工制坯工艺进行了模拟研究。本文主要研究结果如下：对典型几何形状的频谱分析发现，不同形状、方位以及近似形状的几何图形其频谱特征存在明显差异。FFT分析结果表明，各谐波信号对应于增强颗粒的不同形状特征，可用于增强颗粒几何形状的数学描述。而归一化后的FFT分析结果能够明确表征出几何形状之间的相似度与增强颗粒表面的粗造度。分析表明，FFT频谱分析结果对轮廓形状的空间取向表征存在一定困难，但小波分析（WT）对此却能够明确表征。研究表明，FFT结果只关注了分析信号的频域特征，而WT结果则同时保留了分析信号的频域和时域特征。因此，WT分析结果逼近信号最小SSRE值，能够更有效的提取并表征出复杂几何形状的轮廓信号特征。对单轴拉伸后的SiCp/Al复合材料进行扫描电镜分析，并结合内聚元模型对不同颗粒形状及界面特性的复合材料进行模拟研究，发现轴比较大的增强颗粒容易断裂，特别是位于垂直于拉伸方向分布的增强颗粒更容易断裂失效，而轴比较小的增强颗粒则倾向于界面脱粘。研究发现随颗粒轴比增加，高应力三轴度区（拉应力状态）从颗粒赤道位置逐渐扩大并交联，而位于颗粒中心部位的压缩变形区则骤减，并被剪切和拉伸变形所取代，这就意味着随颗粒轴比增加，复合材料更倾向于剪切或拉伸断裂。颗粒形状、界面强度及厚度不同，复合材料承载变形的界面损伤程度、平均应力应变关系以及增强效果等也不同，整体来看椭圆系列增强颗粒复合材料的加权平均流动应力大于矩形系列，这和颗粒引起的应力集中有关，也与不同轴比增强颗粒与基体在拉伸方向上的等效串并联关系有关。通过对复合材料各组元（颗粒、界面和基体）微压痕曲线和微观力学性能分析，发现颗粒和界面的微压痕曲线加载段都存在明显的拐点，针对颗粒微压痕曲线来说，拐点之前变化较为平缓，而后则变得异常陡峭，这与颗粒对基体材料的“二次压头”作用有关，而界面处的微压痕曲线变化趋势则与此正好相反。对比分析发现，增强颗粒的杨氏模量小于其宏观测量值，基体材料的杨氏模量略大于其宏观测量值，相比较界面处的杨氏模量则略低于基体材料。同时，通过对微压痕过程中基体材料的能量耗散图、能量参数以及等效弹性应变分布等综合分析，从更深层面上理解了材料微压痕过程中的承载变形行为与微观机制，发现当加载载荷增加时，统计储存位错密度保持不变，但总位错密度和几何必需位错密度却随加载载荷和压痕深度的增加而降低。基于热模拟压缩试验，对SiCp/Al复合材料的热变形本构方程进行了分析讨论。研究发现M-ZA模型在高温、低应变速率条件下有较好的预测能力，Arrhenius-type模型在较低温度下有较好的预测能力，而DMNR模型则能够很好的预测较高温度和较低应变速率下的流动应力曲线。相对来说，DMNR模型能够获得和ANN模型较接近的预测精度，并且具有明确的函数表达式。同时，基于Malas准则，建立了反映SiCp/Al复合材料内禀变形特性的三维热加工图和加工质量控制参数人工神经网络模型。最后，提出了一种考虑热加工历程的SiCp/Al复合材料临界失稳应变分布图，并优选出了合理的热加工工艺窗口：温度623660K、应变速率0.050.075s-1和温度720773K、应变速率0.040.18s-1。在SiCp/Al复合材料热加工图和临界失稳应变的基础上，结合R-T损伤模型，建立了SiCp/Al复合材料高温变形几何失稳和组织失稳模型。同时，基于Deform-3D有限元软件的二次开发功能，实现了SiCp/Al复合材料热加工质量特征参数、应力状态参数和损伤变量的可视化输出。通过建立的损伤失稳模型，对SiCp/Al复合材料的ECSEE大变形扭转挤压过程进行模拟分析，确定出了合理的工艺参数范围。研究发现，ECSEE方法能够累积较大的塑性变形，并能有效改善材料的组织结构形态。
丁丁[8]（2015）在《原位纳米颗粒增强铜合金的制备及其强化机制研究》文中提出本文以ZCuSn10Zn2合金为基体合金,通过添加Fe、Co元素,利用离心铸造技术制备出原位纳米颗粒增强ZCuSn10Zn2Fe1.5Co1合金,借助于EDS能谱分析、透射电镜分析等检测手段确定了增强相纳米颗粒为Fe颗粒,颗粒尺寸分布在2-20nm之间,并与Cu基体保持着共格关系,新型合金组织从原合金粗大的树枝晶转变为晶粒尺寸在20-60μm之间的等轴晶,纳米铁颗粒均匀弥散的镶嵌在ZCuSn10Zn2Fe1.5Co1合金的等轴晶粒中,此外合金中Sn元素的偏析现象也得到了减轻。与ZCuSn10Zn2合金相比,ZCuSn10Zn2Fe1.5Co1合金的抗拉强度由原来的225MPa提高到419.75MPa,合金的伸长率保持在15.68%,材料的延塑性得到了很好地保持。通过一系列的固溶、时效工艺,研究了合金力学性能的变化规律。合金经过700℃固溶两小时后,抗拉强度和断后伸长率分别达到了485.8MPa、51.84%,较铸态合金提高了15.74%、230.62%,再经过400℃时效四小时后,合金的抗拉强度达到了522.37MPa,相比较铸态合金的419.75MPa提高了24.5%,断后伸长率为46.56%,相比较铸态合金的15.68%提高了196.94%。借助于SEM、TEM、HRTEM、小角X射线散射（SAXS）技术、原位拉伸实验研究了纳米颗粒增强铸造铜合金的强化机理和纳米颗粒在合金铸态和时效态的演变,结果表明铸态合金和时效合金中都分布有大量与基体保持共格或半共格的纳米颗粒。弥散分布的纳米颗粒、晶粒的显着细化及硬脆第二相的减少是合金综合力学性能大幅提高的主要原因。分析了纳米颗粒在铜合金基体晶粒中均匀分布的原因,发现凝固过程中传统的微米级颗粒与固液界面的交互作用模型并不适用于原位纳米颗粒增强铜合金中纳米铁颗粒与固液界面的交互作用,指出凝固过程中纳米颗粒在合金液中做无规则的布朗运动是纳米颗粒最终进入合金基体晶粒的关键。把原位纳米颗粒增强技术与精密铸造技术相结合,采用离心铸造制备出长期耐压指标达4.5MPa、短期耐压指标达6.0MPa的ZCuSn10Zn2Fe1.5Co1泵体。
陈建超[9]（2014）在《粘接剂与隔膜力学行为对锂离子电池失效及安全影响机理》文中研究指明由于具有极佳的比容量，锂离子电池广泛地应用于便携式电子产品、绿色可替代能源储能及电动车等领域。尤其是电动车应用，它要求锂离子电池能够有更高的能量及功率密度、更长的循环及搁置寿命以及更具安全可靠性。为满足这些性能要求，学术及产业界针对锂离子电池中的电化学活性材料，如正负极活性材料及电解液，开展了大量的研究。相比，作为电池中电化学惰性材料的粘接剂和隔膜却受到极少的关注。实际上，它们对电池性能以及安全性的影响不容忽视：倘若电极颗粒间以及电极复合膜和集流体间的粘接强度不足以承受充放电循环，那么电池即会发生失效；对于绝缘隔离正负极片的多孔隔膜，一旦其发生变形、断裂或者击穿，将直接影响电池的性能及安全性。因此，本文通过从力学角度研究粘接剂和隔膜可能发生的力学行为，找到这两类材料导致锂离子电池发生失效及出现安全性问题的力学作用机理。本文首先分析了粘接剂在保持锂离子电池电极力学完整性方面所发挥的作用机制。基于对失效的锂离子电池负极片形态完整性的分析，将粘接剂粘接强度细分为微观的电极活性材料颗粒间的粘接强度以及宏观的电极复合膜与集流体间的结合强度，并针对上述宏-微观两类粘接强度提出了基于微刻划的综合评价方法与手段。应用该综合评价方法、原位拉伸/光学显微成像以及数字图像相关（DIC）分析技术对不同聚偏氟乙烯（PVDF）粘接剂含量的负电极片开展了实验研究。由粘接剂含量与微刻划中得到的摩擦系数及临界正压力之间的依赖关系揭示了粘接剂与其自身、颗粒（C）以及集流体（Cu）界面间的粘接强度大小顺序：Cu/PVDF<C/PVDF<PVDF/PVDF。此外，还应用上述实验手段，完成了电解液干涸处理过的粘接剂力学行为的实验研究，发现了电解液的干涸会增大颗粒间粘接强度，降低膜与集流体间结合强度的现象。其次分析了隔膜在外力作用下的变形行为对锂离子电池失效的影响。分析了隔膜在电池充放电以及搁置过程中的受力状态，并基于该分析推导并应用了Carroll-Holt模型计算压缩应力与隔膜微孔间的演化关系，设计完成了隔膜压缩实验，验证了上述模型。采用压缩后的隔膜制备了锂离子电池，完成了电池的电化学表征，表征结果揭示了隔膜的压缩所致闭合行为是导致锂离子电池容量衰减失效的一个重要影响机理。本文在研究了隔膜外力所致的力学行为之外，还研究了隔膜在高温热场作用下的热力学行为对锂离子电池失效的影响机理。通过原位热场原子力显微镜成像、功率谱密度和DIC分析技术，发现了聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯三层复合隔膜（Celgard2325产品）的表面形貌在热场下的演化过程。实验结果表明：隔膜的聚丙烯表面在90°C温度下会在隔膜的机器方向发生收缩，同时在横向方向由于纳米纤丝的膨胀发生微孔闭合的行为。这种在低于隔膜的热闭合温度（120°C）以及其熔点（165°C）的温度下即发生的微孔闭合行为是锂离子电池在热场下快速失效的一个重要影响机理。在电池滥用条件下，隔膜的力学可靠性也直接影响着电池的安全性。因此，本文随后研究了隔膜的拉伸与断裂力学行为及形变机理。针对五种干湿法制得的商品化隔膜开展了常规拉伸以及原位拉伸/原子力显微镜成像实验。揭示了隔膜的微观结构与拉伸性能的演变机制：对于干法制得的隔膜，由于隔膜表面微观结构中的片晶组在不同方向有着显着不同的形变机理，因此隔膜的微观结构决定了隔膜的力学特性具有强烈的方向性。而且，为研究隔膜的断裂行为，本文采用了基本断裂功方法对隔膜完成了表征，明晰了隔膜的断裂性能与微观结构的依赖关系及演化机制。论文最后部分主要讨论了拉伸-压缩耦合应力对隔膜击穿强度的影响作用。在分析隔膜受力状态及传统击穿强度测试方法不足的基础上，发现了预拉伸应力可极大地降低隔膜的击穿强度的隐患点。为全面评价隔膜在多应力耦合作用下的可靠性，提出了一种拉伸-压缩多应力耦合作用下隔膜可靠性测试的新方法，实现了对已受到拉伸应力作用的隔膜击穿强度的测量。在大量的基于新方法的测试实验基础上，明确了隔膜在多应力耦合作用下的失效过程及机理。
薛秀丽[10]（2014）在《沉积在聚合物基底上微纳米金属薄膜的屈曲和断裂行为研究》文中研究指明薄膜材料被广泛应用于微机电系统、原子核、太空、磁性器件、低辐射窗户、航空航天和医药等重要领域，因此是力学、材料学、物理学、微电子学、光学以及生物医学等诸多领域关注的重点之一。薄膜/基底结构的破坏，包括薄膜的脱层、屈曲和断裂，严重影响器件的可靠性。本文将采用实验、理论分析和有限元计算结合的方法，对用磁控溅射方法沉积于聚合物基底上的微纳米金属薄膜在力、热载荷作用及环境影响下的变形和破坏行为进行研究。首先，通过原位实验观察单轴压缩载荷下有机玻璃基底（PMMA）上金属膜的直线型屈曲的隧道式扩展和边缘扩展行为，采用薄膜脱粘机理来解释实验现象。对铜膜/基底结构进行原位单轴压缩-卸载实验，发现直线型屈曲存在不稳定现象，先转化为电话线型屈曲，最后演变成泡状屈曲。研究表明：直线型屈曲的不稳定主要与薄膜的残余应力、基底的泊松比以及薄膜沿纵向与横向的应力分配有关。聚合物基底上薄膜的粘附能测试是一个重要的课题。本文提出一个单轴压缩实验和非线性数值方法相结合的方法，对Ti/PMMA结构的界面性能进行了估测。实验中，薄膜产生隧道式脱层屈曲，随着整体应变增加，由于基底的纵向拉伸变形，薄膜出现贯穿屈曲的横向裂纹，并伴随界面的二次脱层。本文建立了含有内聚力区的三维模型，模拟薄膜屈曲、横向断裂以及界面脱层的全过程。通过参数分析，使有限元计算结果与实验测试的脱层长度结果达到一致，最后确定出界面的粘附性能。本文研究了力-热耦合作用下薄膜的表、界面响应。实验观察了三种不同厚度钛膜的屈曲和横向裂纹演化，研究了在升温过程中，薄膜的屈曲密度、横向裂纹密度、裂纹间距和屈曲宽度的变化规律。分析了基底在力-热耦合作用下的变形机制。建立有限元计算模型，分析了在几何尺寸、裂纹段长度影响下，受拉基底对薄膜的应力传递机制。本文在上述物理条件对薄膜屈曲研究的基础上，还进行了化学条件下薄膜屈曲的初步研究，用光学显微镜原位观察溶剂诱导作用下的薄膜屈曲脱层现象。实验发现：屈曲成核首先形成圆泡状，然后以电话线型状态扩展；并且呈现动态不稳定性，直到溶剂挥发一段时间后才稳定形成分支状屈曲模态。另外，观察到的屈曲萌生、扩展和最终的稳定状态和形态都与薄膜厚度密切相关。这种不稳定屈曲扩展的形成机理为：溶剂在界面扩散导致屈曲不稳定，最终达到能量最小的平衡状态。对沉积在聚合物基底上的微纳米金属薄膜的变形和破坏机制的上述研究，为进一步了解和研究薄膜的力学性能提供了技术和方法。
二、SiC_f/Al复合丝变形损伤过程的原位观察（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、SiC_f/Al复合丝变形损伤过程的原位观察（论文提纲范文）
（1）强激光驱动爆炸与冲击效应（论文提纲范文）
| 1 强激光驱动爆炸载荷特征 |
| 1.1 激光爆炸载荷形成机制与影响参数 |
| 1.2 强激光驱动爆炸载荷特征物理模型 |
| 2 强激光驱动爆炸与冲击效应相似律 |
| 3 激光冲击诱导材料表面强化 |
| 3.1 激光冲击作用下金属材料表面完整性 |
| 3.2 激光冲击强化对材料性能的影响 |
| 3.3 激光冲击诱导晶粒细化 |
| 3.4 高低温激光冲击处理 |
| 3.5 激光冲击处理先进合金与陶瓷 |
| 4 激光冲击含相变材料的动态力学行为 |
| 4.1 剪切增稠流体冲击流-固相变行为研究 |
| 4.2 Ni Ti的冲击固-固相变行为研究 |
| 5 激光驱动的微尺度冲击实验 |
| 5.1 薄膜材料微弹道冲击动态力学行为 |
| 5.2 块体材料微弹道冲击行为 |
| 6 结论 |
（2）颗粒增强铝基复合材料适配性对损伤过程与力学性能的影响（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 序 |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 颗粒增强铝基复合材料强化原理 |
| 1.2.1 载荷传递 |
| 1.2.2 位错强化 |
| 1.2.3 Orowan强化 |
| 1.2.4 基体合金自身强化 |
| 1.3 颗粒增强铝基复合材料力学性能主要影响因素 |
| 1.3.1 颗粒尺寸 |
| 1.3.2 颗粒形貌 |
| 1.3.3 颗粒体积分数 |
| 1.3.4 损伤 |
| 1.3.5 颗粒与基体的适配性 |
| 1.4 原位表征方法 |
| 1.5 研究目的及意义 |
| 1.6 研究内容 |
| 1.7 难点 |
| 1.8 创新点 |
| 2 材料制备及分析测试方法 |
| 2.1 SiC颗粒增强铝基复合材料的制备 |
| 2.1.1 复合材料设计 |
| 2.1.2 复合材料制备 |
| 2.2 分析测试方法 |
| 2.2.1 组织表征 |
| 2.2.2 力学性能测试 |
| 2.2.3 原位拉伸 |
| 3 复合材料微观组织与力学性能分析 |
| 3.1 基体合金组织与力学性能 |
| 3.1.1 基体合金组织分析与表征 |
| 3.1.2 基体合金力学性能 |
| 3.1.3 基体合金断口形貌 |
| 3.2 复合材料组织与力学性能 |
| 3.2.1 复合材料组织分析与表征 |
| 3.2.2 复合材料力学性能 |
| 3.2.3 复合材料断口形貌 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 复合材料受载过程中的组织变化 |
| 4.1 复合材料受载过程原位观察 |
| 4.2 复合材料受载过程中的形貌变化 |
| 4.2.1 颗粒开裂 |
| 4.2.2 基体局部变形 |
| 4.3 基体与颗粒特性对复合材料组织变化的影响 |
| 4.4 复合材料受载损伤过程 |
| 4.4.1 颗粒损伤特性 |
| 4.4.2 基体损伤特性 |
| 4.4.3 复合材料颗粒与基体适配性对损伤过程的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 适配性对复合材料力学性能的影响 |
| 5.1 复合材料损伤对性能的影响机制 |
| 5.1.1 屈服强度 |
| 5.1.2 形变强化 |
| 5.1.3 抗拉强度 |
| 5.2 适配性对复合材料力学性能的影响 |
| 5.2.1 适配性对复合材料强度的影响 |
| 5.2.2 适配性对复合材料伸长率的影响 |
| 5.2.3 颗粒与基体的适配范围 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）金属材料的组织演化机理：基于同步辐射光源的原位研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 金属材料制备过程的组织演化机理 |
| 1.1 基于同步辐射二维成像的研究进展 |
| 1.2 基于同步辐射三维/四维成像技术的研究进展 |
| 2 金属材料服役过程的损伤行为研究 |
| 3 总结与展望 |
（4）基于细观力学方法的材料尺寸效应和相变-变形耦合研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 尺寸效应 |
| 1.1.1 现象和机理概述 |
| 1.1.2 316L不锈钢尺寸效应研究现状 |
| 1.1.3 研究方法 |
| 1.2 相变-变形耦合作用 |
| 1.2.1 现象和机理概述 |
| 1.2.2 研究方法 |
| 1.3 基于细观力学方法的复合模型 |
| 1.3.1 宏观、细观和微观模型概述 |
| 1.3.2 描述尺寸效应的细观复合模型 |
| 1.3.3 描述TRIP材料的细观复合模型 |
| 1.4 本文研究对象、研究内容和研究意义 |
| 1.4.1 研究对象及内容 |
| 1.4.2 研究意义 |
| 第2章 微型拉-扭疲劳试验机的研制及应用 |
| 2.1 微型拉-扭疲劳试验机的研制 |
| 2.1.1 试验机机体的设计与实现 |
| 2.1.2 试验机控制系统的设计与开发 |
| 2.1.3 试验系统的组装与调试 |
| 2.2 微型拉-扭疲劳试验机的多轴试验应用示例 |
| 2.2.1 多步扭转循环试验 |
| 2.2.2 拉-扭应变循环试验 |
| 2.2.3 多轴棘轮试验 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 不锈钢微丝的尺寸效应及细观复合模型描述 |
| 3.1 不锈钢微丝试样制备 |
| 3.1.1 细晶微丝试样的制备 |
| 3.1.2 粗晶微丝试样的制备 |
| 3.2 不锈钢微丝单轴拉伸行为及尺寸效应 |
| 3.2.1 单轴拉伸试验 |
| 3.2.2 拉伸性能及尺寸效应 |
| 3.2.3 拉伸应变硬化及尺寸效应 |
| 3.2.4 拉伸变形微观结构 |
| 3.3 不锈钢微丝大变形扭转行为及尺寸效应 |
| 3.3.1 大变形扭转试验 |
| 3.3.2 扭转性能及尺寸效应 |
| 3.3.3 扭转变形微观结构 |
| 3.4 不锈钢微丝尺寸效应的机理和细观复合模型描述 |
| 3.4.1 尺寸效应的临界n值 |
| 3.4.2 尺寸效应的机理 |
| 3.4.3 “越小越弱”尺寸效应的细观复合模型描述 |
| 3.5 不锈钢微丝扭转和拉-扭循环行为及尺寸效应 |
| 3.5.1 细晶微丝扭转和拉-扭循环行为及尺寸效应 |
| 3.5.2 粗晶微丝拉-扭循环行为及尺寸效应 |
| 3.6 不锈钢微丝扭转和拉-扭多轴疲劳性能及尺寸效应 |
| 3.6.1 细晶微丝扭转和拉-扭多轴疲劳性能及尺寸效应 |
| 3.6.2 粗晶微丝扭转及拉-扭多轴疲劳性能 |
| 3.6.3 微丝扭转和拉-扭多轴疲劳尺寸效应和寿命预测 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 TRIP-HEA的亚稳态研究 |
| 4.1 材料制备和试验手段 |
| 4.1.1 材料和试样制备 |
| 4.1.2 晶体微观结构和相变表征 |
| 4.1.3 磁结构转变表征 |
| 4.2 TRIP-HEA亚稳态的试验表征 |
| 4.2.1 退火过程中的微观结构演化 |
| 4.2.2 热循环过程中的HCP(?)FCC相变 |
| 4.2.3 热循环过程中的磁结构转变 |
| 4.2.4 不同初始相成分TRIP-HEA的机械行为 |
| 4.3 TRIP-HEA亚稳态的影响因素及对机械行为的影响 |
| 4.3.1 微观结构对亚稳态的影响 |
| 4.3.2 冷却对亚稳态的影响 |
| 4.3.3 磁结构转变对亚稳态的影响 |
| 4.3.4 亚稳态对机械行为的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 TRIP-HEA的相变-变形耦合行为及细观复合模型描述 |
| 5.1 拉伸试样和试验 |
| 5.1.1 试样制备 |
| 5.1.2 拉伸试验 |
| 5.2 TRIP-HEA的拉伸行为和变形机制 |
| 5.2.1 20%HCP TRIP-HEA拉伸行为和变形机制 |
| 5.2.2 不同初始相成分TRIP-HEA拉伸行为和变形机制 |
| 5.3 TRIP-HEA相变-变形耦合作用 |
| 5.3.1 相变对屈服应力的影响 |
| 5.3.2 相变对应变硬化的影响 |
| 5.3.3 FCC相硬化应力对相变的影响 |
| 5.4 TRIP-HEA相变-变形耦合行为细观复合模型描述 |
| 5.4.1 小应变下的宏观应力计算 |
| 5.4.2 大应变下的宏观应力计算 |
| 5.4.3 计算结果及评价 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）粉末冶金Cu/WCp叠层材料疲劳及动态力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 颗粒增强金属基复合材料研究现状 |
| 1.2.1 颗粒增强铜基复合材料的制备 |
| 1.2.2 颗粒增强金属基复合材料疲劳行为 |
| 1.2.3 疲劳裂纹萌生和小裂纹扩展行为 |
| 1.2.4 复合材料动态冲击行为 |
| 1.3 功能梯度材料的研究现状 |
| 1.3.1 功能梯度材料的发展 |
| 1.3.2 功能梯度材料的疲劳断裂性能 |
| 1.3.3 功能梯度材料的动态力学行为 |
| 1.4 本文研究主要内容 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 主要创新点 |
| 1.4.3 课题来源 |
| 第二章 材料制备及基本性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料制备 |
| 2.2.1 原材料选择 |
| 2.2.2 材料制备过程 |
| 2.3 基本性能测试 |
| 2.3.1 微观结构表征 |
| 2.3.2 物相分析 |
| 2.3.3 显微硬度测试 |
| 2.3.4 拉伸力学性能 |
| 2.4 测试结果及讨论 |
| 2.4.1 微结构分析 |
| 2.4.2 物相分析 |
| 2.4.3 显微硬度分析 |
| 2.4.4 基本拉伸力学性能 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 疲劳裂纹扩展行为试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 裂纹长度测量系统 |
| 3.2.2 疲劳裂纹测试方案 |
| 3.2.3 数据处理 |
| 3.3 增强颗粒含量的影响 |
| 3.3.1 疲劳裂纹扩展曲线 |
| 3.3.2 近门槛值阶段 |
| 3.3.3 Paris区域裂纹扩展 |
| 3.3.4 疲劳断口分析 |
| 3.4 应力比对裂纹扩展速率的影响 |
| 3.4.1 疲劳寿命及扩展 |
| 3.4.2 影响机理分析 |
| 3.4.3 断口分析 |
| 3.4.4 分析与讨论 |
| 3.5 叠层材料疲劳裂纹扩展行为 |
| 3.5.1 叠层材料的裂纹扩展速率 |
| 3.5.2 裂纹扩展路径 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 疲劳小裂纹扩展行为试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验过程 |
| 4.2.1 实验方法 |
| 4.2.2 数据处理 |
| 4.3 小裂纹扩展行为 |
| 4.3.1 温度对裂纹扩展速率的影响 |
| 4.3.2 长裂纹和小裂纹对比 |
| 4.3.3 疲劳裂纹和微观结构的相互作用 |
| 4.3.4 WCp颗粒对裂纹萌生的影响 |
| 4.3.5 WCp颗粒对扩展路径的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 裂纹扩展行为数值模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基本原理及软件介绍 |
| 5.2.1 基本原理 |
| 5.2.2 软件介绍 |
| 5.3 基于数字图像处理的有限元模型建立 |
| 5.4 界面脱粘模拟 |
| 5.4.1 界面脱粘模拟过程 |
| 5.4.2 界面脱粘模拟结果及讨论 |
| 5.5 裂纹扩展模拟 |
| 5.5.1 裂纹扩展模拟过程 |
| 5.5.2 裂纹扩展路径模拟结果及讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 动态冲击性能及破坏机理研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 SHPB实验 |
| 6.2.1 SHPB试验装置 |
| 6.2.2 动态压缩基本理论 |
| 6.2.3 动态压缩实验 |
| 6.3 Cu/WCp复合材料动态冲击行为研究 |
| 6.3.1 应力-应变曲线 |
| 6.3.2 颗粒含量对复合材料应力-应变曲线的影响 |
| 6.3.3 变形及微观结构分析 |
| 6.3.4 本构关系的拟合及修正 |
| 6.4 叠层材料的动态冲击行为 |
| 6.4.1 梯度方向对应力-应变曲线的影响 |
| 6.4.2 FGMS和PMMCS应力-应变曲线的比较 |
| 6.4.3 梯度方向对宏观变形的影响 |
| 6.4.4 梯度方向对微观特征的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A (攻读博士学位期间撰写的学术论文及获奖情况) |
| 附录B (攻读博士学位期间参与的科研项目) |
（6）SiCf/Ti基复合材料界面特性与疲劳行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 论文的主要创新与贡献 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究的目的与意义 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 SiC_f/Ti基复合材料疲劳损伤与破坏机理 |
| 1.3.2 SiC_f/Ti基复合材料疲劳性能及影响因素 |
| 1.3.3 SiC_f/Ti基复合材料疲劳寿命模型及预测 |
| 1.4 存在的问题 |
| 1.5 本论文研究的主要内容与方法 |
| 第2章 试验过程与研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验材料与复合材料制备及处理 |
| 2.2.1 基体合金 |
| 2.2.2 增强体SiC纤维 |
| 2.2.3 复合材料的制备 |
| 2.2.4 复合材料真空热处理 |
| 2.3 试验研究方法 |
| 2.3.1 复合材料界面特性表征与研究 |
| 2.3.2 纤维与复合材料静拉伸性能测试与研究 |
| 2.3.3 复合材料疲劳寿命测试与疲劳断裂机理研究 |
| 2.3.4 复合材料疲劳裂纹扩展速率测试与研究 |
| 2.3.5 疲劳中止试验、疲劳损伤及损伤演化过程研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 复合材料界面特性表征与研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 复合材料界面微观组织结构研究 |
| 3.2.1 SiC_f/C/Ti-6Al-4V的界面形貌与微观结构 |
| 3.2.2 SiC_f/C/Mo/Ti-6Al-4V的界面形貌与微观组织结构 |
| 3.3 界面区生长和涂层消耗曲线 |
| 3.4 界面力学性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 复合材料静拉伸性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 复合材料的纵向拉伸性能 |
| 4.2.1 SiC_f/C/Ti-6Al-4V复合材料拉伸性能及断口分析 |
| 4.2.2 SiC_f/C/Mo/Ti-6Al-4V复合材料拉伸性能及断口分析 |
| 4.3 萃取纤维强度及复合材料拉伸性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 复合材料疲劳寿命与疲劳断裂机理研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 制备态SiC_f/C/Ti-6Al-4V复合材料疲劳寿命 |
| 5.3 制备态SiC_f/C/Ti-6Al-4V复合材料疲劳断口形貌及分析 |
| 5.4 纤维/基体界面特性对复合材料疲劳寿命的影响 |
| 5.5 纤维/基体界面特性对复合材料疲劳断裂机理的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 复合材料疲劳裂纹扩展速率研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 制备态和热处理态SiC_f/C/Ti-6Al-4V复合材料疲劳裂纹扩展速率 |
| 6.3 制备态和热处理态SiC_f/C/Mo/Ti-6Al-4V复合材料疲劳裂纹扩展速率 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 复合材料疲劳损伤萌生与演化机理研究 |
| 7.1 前言 |
| 7.2 制备态SiC_f/C/Ti-6Al-4V复合材料疲劳损伤演化行为 |
| 7.3 纤维/基体界面特性对复合材料疲劳裂纹扩展行为的影响 |
| 7.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（7）15vol.%SiCp/Al复合材料变形行为基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 论文的主要创新与贡献 |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金属基复合材料分类及应用 |
| 1.2.1 金属基复合材料分类 |
| 1.2.2 金属基复合材料应用 |
| 1.3 SiCp/Al 复合材料的研究现状 |
| 1.3.1 SiCp/Al 制备工艺 |
| 1.3.2 SiCp/Al 室温力学性能 |
| 1.3.3 SiCp/Al 高温力学性能 |
| 1.3.4 SiCp/Al 损伤与断裂 |
| 1.3.5 SiCp/Al 成形工艺 |
| 1.4 材料变形行为的数学模型描述 |
| 1.4.1 本构方程描述 |
| 1.4.2 热加工图描述 |
| 1.4.3 变形特征描述 |
| 1.5 SiCp/Al 复合材料分析模型描述 |
| 1.5.1 增强颗粒特征描述 |
| 1.5.2 复合材料力学行为描述 |
| 1.5.3 复合材料有限元模型描述 |
| 1.6 SiCp/Al 复合材料变形行为研究存在的问题 |
| 1.7 本文选题背景及研究意义 |
| 1.8 本文主要研究内容与思路 |
| 1.8.1 本文主要研究内容 |
| 1.8.2 本文主要研究思路 |
| 第2章 SiCp/Al 变形行为研究的基础理论与方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验研究与方法 |
| 2.2.1 试验材料 |
| 2.2.2 微压痕试验 |
| 2.2.3 单轴拉伸试验 |
| 2.2.4 热模拟压缩试验 |
| 2.2.5 热模拟拉伸试验 |
| 2.3 增强颗粒定量描述 |
| 2.3.1 体积分数 |
| 2.3.2 颗粒大小 |
| 2.3.3 颗粒形状 |
| 2.4 变形损伤分析模型 |
| 2.4.1 应力状态 |
| 2.4.2 内聚元模型 |
| 2.4.3 损伤模型 |
| 2.5 变形行为描述模型 |
| 2.5.1 材料高温本构 |
| 2.5.2 热加工图理论 |
| 2.6 有限元模拟方法 |
| 2.6.1 有限元方法 |
| 2.6.2 有限元软件 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 SiCp/Al 复合材料增强颗粒特征提取与描述 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 特征提取与描述方法 |
| 3.3 频谱分析原理与方法 |
| 3.3.1 傅立叶变换 |
| 3.3.2 小波变换 |
| 3.4 典型形状傅立叶变换 |
| 3.4.1 FFT 结果分析 |
| 3.4.2 FFT 结果应用 |
| 3.4.3 IFFT 结果分析 |
| 3.4.4 轮廓粗糙度表达 |
| 3.5 典型形状小波变换 |
| 3.5.1 WT 结果分析 |
| 3.5.2 WT 结果应用 |
| 3.6 特征提取与描述应用 |
| 3.6.1 几何形状提取 |
| 3.6.2 几何形状描述 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 SiCp/Al 复合材料单轴拉伸变形行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 分析模型建立 |
| 4.2.1 单轴拉伸试验 |
| 4.2.2 模拟分析模型 |
| 4.3 模拟结果讨论 |
| 4.3.1 模拟结果分析 |
| 4.3.2 颗粒形状影响 |
| 4.3.3 界面厚度影响 |
| 4.3.4 界面强度影响 |
| 4.4 变形行为分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 SiCp/Al 复合材料微压痕试验变形行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微压痕试验分析 |
| 5.2.1 微压痕载荷曲线 |
| 5.2.2 硬度与杨氏模量 |
| 5.2.3 微压痕尺度效应 |
| 5.2.4 弹塑性本构方程 |
| 5.3 微压痕试验研究 |
| 5.3.1 基体微压痕试验 |
| 5.3.2 等效应变速率计算 |
| 5.3.3 能量耗散图研究 |
| 5.4 微压痕试验模拟 |
| 5.4.1 微压痕试验模拟验证 |
| 5.4.2 增强颗粒微压痕模拟 |
| 5.4.3 微压痕本构方程验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 SiCp/Al 复合材料热模拟试验变形行为研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 热模拟试验研究 |
| 6.2.1 热模拟压缩试验 |
| 6.2.2 热模拟拉伸试验 |
| 6.3 热变形行为分析 |
| 6.3.1 压缩变形行为 |
| 6.3.2 拉伸变形行为 |
| 6.4 热变形行为描述 |
| 6.4.1 本构方程描述 |
| 6.4.2 热加工图描述 |
| 6.4.3 临界应变确定 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 SiCp/Al 复合材料扭转挤压制坯变形行为研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 有限元分析模型的建立 |
| 7.2.1 有限元分析模型 |
| 7.2.2 分析模型试验验证 |
| 7.3 变形失稳模型的建立 |
| 7.3.1 变形失稳模型 |
| 7.3.2 模拟结果验证 |
| 7.4 扭转挤压制坯模拟分析 |
| 7.4.1 等效应变分布 |
| 7.4.2 等效应力分析 |
| 7.4.3 应力状态参数 |
| 7.4.4 变形质量分析 |
| 7.4.5 变形失稳分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间申请的有关专利 |
| 致谢 |
（8）原位纳米颗粒增强铜合金的制备及其强化机制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 铜合金强化方式概述 |
| 2.2 弥散强化铜合金研究概述 |
| 2.3 铸造铜合金铸造技术研究进展 |
| 2.4 小角X射线散射(SAXS)技术在纳米颗粒表征的应用 |
| 2.5 材料塑性变形与断裂的SEM/TEM原位拉伸研究现状 |
| 2.6 课题研究背景和意义 |
| 2.7 研究内容 |
| 2.8 创新点 |
| 3 材料的制备和实验方法 |
| 3.1 材料制备 |
| 3.1.1 实验思路 |
| 3.1.2 工艺路线 |
| 3.1.3 合金的配料 |
| 3.2 合金的制备设备及热处理设备 |
| 3.2.1 熔炼设备 |
| 3.2.2 热处理设备 |
| 3.3 合金的分析和测试 |
| 3.3.1 小角散射实验设备 |
| 3.3.2 SEM原位拉伸实验设备 |
| 3.3.3 三维原子探针(3DAP)实验设备 |
| 3.3.4 组织观察 |
| 4 原位纳米颗粒强化ZCuSn10Zn2Fe1.5Co1合金的制备及铸态组织性能研究 |
| 4.1 原位析出对ZCuSn10Zn2Fe1.5Co1组织和性能的影响 |
| 4.1.1 实验材料和方法 |
| 4.1.2 实验结果 |
| 4.2 铸态下CuSn10Zn2Fe1.5Co1合金纳米颗粒的形貌分析 |
| 4.2.1 纳米颗粒的TEM分析 |
| 4.2.2 纳米颗粒的HRTEM分析 |
| 4.3 分析讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 原位纳米颗粒强化ZCuSn10Zn2Fe1.5Co1合金的热处理工艺及组织性能研究 |
| 5.1 合金固溶处理工艺的选择 |
| 5.2 δ相对材料力学性能的影响 |
| 5.2.1 原位拉伸实验 |
| 5.2.2 铸态ZCuSn10Zn2Fe1.5Co1合金δ相减少的原因 |
| 5.3 合金时效工艺的选择 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 纳米增强铜合金中颗粒与固液界面的相互作用及其强化机制 |
| 6.1 纳米增强铜合金中颗粒与固液界面的相互作用 |
| 6.1.1 颗粒被凝固界面推斥或吞没的传统理论模型 |
| 6.1.2 凝固过程中纳米颗粒与凝固界面的相互作用 |
| 6.2 原位纳米颗粒强化ZCuSn10Zn2Fe1.5Co1合金的强化机制研究 |
| 6.2.1 纳米颗粒的尺寸和体积分数 |
| 6.2.2 纳米颗粒对合金的强化机制 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 耐高压锡青铜泵体的研究 |
| 7.1 泵体的结构特征 |
| 7.2 泵体熔模制备 |
| 7.3 泵体的铸造工艺及检测 |
| 7.4 水压试验检测 |
| 7.5 纳米颗粒增强技术在泵体上的应用 |
| 7.5.1 铸造前的准备 |
| 7.5.2 熔炼及浇注 |
| 7.5.3 泵体离心铸造的缺陷分析及其改进措施 |
| 7.7 小结 |
| 8. 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）粘接剂与隔膜力学行为对锂离子电池失效及安全影响机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 锂离子电池概况 |
| 1.2.1 锂离子电池的分类、结构及制造过程简述 |
| 1.2.2 锂离子电池的工作原理 |
| 1.2.3 锂离子电池材料及其研究进展 |
| 1.3 锂离子电池失效机理及安全性研究现状 |
| 1.3.1 搁置状态下电极活性材料对电池失效的影响机理 |
| 1.3.2 充放电循环状态下电极活性材料对电池失效的影响机理 |
| 1.3.3 锂离子电池安全性研究现状 |
| 1.3.4 粘接剂与隔膜对电池失效影响机理的研究进展 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 微纳米力学表征基础理论及实验方法优化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料及测试方法 |
| 2.2.1 实验材料及设备 |
| 2.2.2 电极及隔膜样品的形貌表征及力学性能表征 |
| 2.3 微米压痕实验参数优化及数据分析方法研究 |
| 2.3.1 Hertz模型及Olive-Pharr模型 |
| 2.3.2 实验参数优化及数据分析中的若干问题研究 |
| 2.4 基于数字图像的小尺度应变计算技术 |
| 2.4.1 DIC的工作原理 |
| 2.4.2 光学显微镜与DIC适应性优化 |
| 2.5 功率谱密度理论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 粘结剂粘接强度对电池失效的影响机制及其综合评价 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电极复合膜的制备及形貌表征 |
| 3.3 粘接剂的载荷转移能力 |
| 3.3.1 电极原位拉伸实验 |
| 3.3.2 实验结果及DIC分析讨论 |
| 3.4 粘接剂含量对电极压缩力学性能的影响 |
| 3.4.1 电极片微米尺度压痕实验 |
| 3.4.2 实验结果及分析 |
| 3.5 基于微刻划的宏-微粘接强度的综合评价方法及实验 |
| 3.5.1 微刻划方法及实验 |
| 3.5.2 实验结果及分析 |
| 3.6 粘接剂对于电极力学完整性的作用机制 |
| 3.6.1 基于微刻划过程的电极力学完整性物理模型的建立与分析 |
| 3.6.2 粘接剂在电解液干涸情形下的失效行为 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 力和温度作用下隔膜对电池失效的微观影响机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 隔膜在外力作用下的力学行为对电池失效的影响机理 |
| 4.2.1 隔膜在锂离子电池中所受应力分析 |
| 4.2.2 基于Carroll-Holt模型模拟隔膜在压应力作用下的力学行为 |
| 4.2.3 压应力所致隔膜力学行为及其对电池性能影响的实验验证 |
| 4.3 隔膜在热场作用下的力学行为对电池失效的影响机理 |
| 4.3.1 原位热场成像实验 |
| 4.3.2 微米尺度热场中隔膜表面原位成像实验结果与DIC分析 |
| 4.3.3 纳米尺度热场中隔膜表面原位成像实验结果与PSD分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 隔膜拉伸与击穿行为对电池安全性的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 隔膜的拉伸力学行为 |
| 5.2.1 拉伸及原位拉伸/原子力显微镜成像实验 |
| 5.2.2 实验结果与分析 |
| 5.3 隔膜的断裂及抗撕裂性能实验研究 |
| 5.3.1 基本断裂功方法原理 |
| 5.3.2 基本断裂功及抗撕裂扩展性能实验 |
| 5.3.3 基本断裂功实验结果与分析 |
| 5.4 多应力耦合作用下隔膜可靠性测试方法的研究 |
| 5.4.1 标准击穿测试法以及混合击穿测试法 |
| 5.4.2 多应力耦合作用下隔膜可靠性测试新方法 |
| 5.4.3 拉伸-压缩多应力耦合隔膜可靠性测试法的实验验证 |
| 5.5 多应力耦合作用下隔膜击穿实验及机理研究 |
| 5.5.1 拉伸应力对隔膜耦合击穿强度的影响 |
| 5.5.2 电极活性材料颗粒对隔膜耦合击穿强度的影响 |
| 5.5.3 拉伸-压缩多应力耦合作用下隔膜击穿机理初探 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）沉积在聚合物基底上微纳米金属薄膜的屈曲和断裂行为研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 图清单 |
| 表清单 |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景和研究意义 |
| 1.2 薄膜沉积和样品制备方法 |
| 1.3 薄膜屈曲现象及研究 |
| 1.4 薄膜/基底界面破坏研究 |
| 1.5 薄膜断裂现象及研究 |
| 1.6 本文研究内容和工作 |
| 第二章 单轴压缩载荷下的直边屈曲扩展及失稳研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试样制备和加载装置 |
| 2.3 直边屈曲扩展的原位实验 |
| 2.4 直边屈曲扩展的机理分析 |
| 2.5 直边屈曲稳定性的原位实验 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 薄膜/基底界面性能分析与研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 界面破坏和薄膜屈曲原位实验 |
| 3.3 3-D 有限元模型数值模拟 |
| 3.4 界面脱层与薄膜断裂模拟 |
| 3.5 结果对比与验证 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 薄膜在力-热耦合作用下的破坏研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 力-热耦合加载边界条件控制 |
| 4.3 力-热耦合作用原位实验 |
| 4.4 实验结果提取和分析 |
| 4.5 有限元模型建立 |
| 4.6 模拟结果分析 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 溶剂诱导下的薄膜屈曲不稳定性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 无水乙醇触碰试件边缘实验 |
| 5.3 无水乙醇触碰薄膜表面原位实验 |
| 5.4 薄膜发生屈曲的物化性选择 |
| 5.5 薄膜屈曲不稳定分析 |
| 5.6 稳定屈曲形态的能量最小化分析 |
| 5.7 溶剂扩散边界的屈曲形态分析 |
| 5.8 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、SiC_f/Al复合丝变形损伤过程的原位观察（论文参考文献）
- [1]强激光驱动爆炸与冲击效应[J]. 吴先前,黄晨光. 强激光与粒子束, 2022
- [2]颗粒增强铝基复合材料适配性对损伤过程与力学性能的影响[D]. 杨志宇. 北京科技大学, 2021(08)
- [3]金属材料的组织演化机理：基于同步辐射光源的原位研究进展[J]. 郭恩宇,范国华,王同敏. 失效分析与预防, 2021(01)
- [4]基于细观力学方法的材料尺寸效应和相变-变形耦合研究[D]. 付巳超. 天津大学, 2020(01)
- [5]粉末冶金Cu/WCp叠层材料疲劳及动态力学性能研究[D]. 张玉波. 昆明理工大学, 2017(11)
- [6]SiCf/Ti基复合材料界面特性与疲劳行为研究[D]. 冯广海. 西北工业大学, 2016(04)
- [7]15vol.%SiCp/Al复合材料变形行为基础研究[D]. 袁战伟. 西北工业大学, 2014(07)
- [8]原位纳米颗粒增强铜合金的制备及其强化机制研究[D]. 丁丁. 北京科技大学, 2015(06)
- [9]粘接剂与隔膜力学行为对锂离子电池失效及安全影响机理[D]. 陈建超. 哈尔滨工业大学, 2014(12)
- [10]沉积在聚合物基底上微纳米金属薄膜的屈曲和断裂行为研究[D]. 薛秀丽. 天津大学, 2014(11)
标签：复合材料论文; ti-6al-4v论文; 疲劳寿命论文; 尺寸效应论文; 疲劳断裂论文;