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科研进展
科研进展
双相钢循环压痕载荷下的晶体结构相关微变形与损伤机制
发表时间:2018-09-10 阅读次数:209次

        众所周知,化工、机械、核电等行业装备中,材料服役过程中不可避免的会承受循环载荷作用,疲劳是重要失效模式。长期以来,人们利用常规实验手段多聚焦于块体试样的整体疲劳变形研究,难以实现多组分/多相材料体系中单个组分/相的疲劳变形行为表征,从而无法获取其疲劳变形及损伤演化规律。

        为突破这一难题,华东理工大学科研人员在传统纳米压痕测试技术基础上通过自主编制纳米压痕程序指令,实现了微纳尺度下的循环纳米压痕测试,并结合聚焦离子束样品制备技术和透射电镜观察技术,研究奥氏体-铁素体双相不锈钢中面心立方结构的奥氏体相和体心立方结构的铁素体相在微纳尺度上的疲劳变形行为。

        本研究利用循环压痕测试及透射电镜观察技术,探讨了奥氏体相和铁素体相在微纳尺度上的疲劳变形行为。研究首次直观得到了双相不锈钢面心立方结构奥氏体相和体心立方结构铁素体相的循环变形行为和微变形演化差异。主要研究结论如下:

        (1) 在循环压痕实验中,体心立方结构的铁素体较面心立方结构的奥氏体抗接触疲劳变形能力强。

        (2) 循环压痕作用于奥氏体相,压痕下方的变形区发生位错成核,并沿切应力方向传播。

        (3) 与奥氏体相不同,铁素体相在循环压痕作用下,位错则在应力集中区沿更多的滑移面发生滑移,形成滑移带。

        该研究方法及成果可为各向异性材料的局部疲劳性能和组织演变研究提供有力的技术支持,并为多相材料的强韧化设计提供思路。

 

论文信息:Yuan-Yuan Cui, Yun-Fei Jia*, Fu-Zhen Xuan*. Micro-deformation evolutions of the constituent phases in duplex stainless steel during cyclic nanoindentation. Scientific Reports 2018;8:6199. https://www.nature.com/articles/s41598-018-24589-4