本文首先對材料斷裂文獻(xiàn)進(jìn)行綜述，了解斷裂微觀機(jī)理研究的過去成就、現(xiàn)狀和發(fā)展，確定本文研究的內(nèi)容為工程材料斷裂的微觀機(jī)理，側(cè)重裂尖微區(qū)位錯行為和納米尺度上微裂紋形核與擴(kuò)展過程及微觀組織的影響，斷裂微觀過程與宏觀力學(xué)行為的關(guān)系，為工程材料的強(qiáng)韌化提供理論依據(jù)。本文最后根據(jù)球鐵斷裂微觀機(jī)理研究的結(jié)果，對球鐵進(jìn)行優(yōu)化組織設(shè)計(jì)，以期顯著提高球鐵強(qiáng)韌性。 本文主要采用透射電鏡或掃描電鏡動態(tài)拉伸方法，原位觀察工程材料斷裂的微觀過程。在透射電鏡中原位觀察裂紋與位錯的相互作用、裂尖晶體結(jié)構(gòu)變化和納米級微裂紋形核與長大過程。在掃描電鏡中原位觀察球墨鑄鐵微微裂紋萌生與擴(kuò)展過程，從而能更深入地探討斷裂的微觀機(jī)理。 本文首先系統(tǒng)地研究了工業(yè)純金屬(Fe，Al，Ti和Mg)斷裂的微觀過程，發(fā)現(xiàn)所研究的工業(yè)純金屬斷裂過程裂尖均首先發(fā)射位錯，并離開裂尖向前運(yùn)動、在裂尖留下無位錯區(qū)，位錯反塞積在五位錯區(qū)的端部，反塞積位錯群一般呈封閉狀包圍無位錯區(qū)。在保持恒位移過程中，裂尖位錯發(fā)射與運(yùn)動還會持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間，位錯運(yùn)動的點(diǎn)陣阻力越小，位錯發(fā)射與運(yùn)動持續(xù)的時(shí)間越長。 首次較系統(tǒng)地觀察了不同結(jié)構(gòu)金屬在較...

【文章頁數(shù)】：182 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
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英文摘要
前言
第一章 文獻(xiàn)綜述
    §1.1 引言
    §1.2 斷裂的分類
    §1.3 晶體的理論斷裂強(qiáng)度與格里菲斯裂紋理論
    §1.4 脆性解理裂紋萌生的微觀機(jī)理
        1.4.1 Stroh理論—位錯塞積理論
        1.4.2 Cottrell理論—位錯反應(yīng)理論
        1.4.3 Smith理論—第二相邊界形成裂紋理論
    §1.5 韌性斷裂的微觀機(jī)理
    §1.6 球鐵斷裂的微觀過程
    §1.7 BCS裂紋位錯模型
    §1.8 裂紋尖端地區(qū)的結(jié)構(gòu)
    §1.9 裂紋尖端位錯運(yùn)動
    §1.10 微裂紋在無位錯區(qū)中形核與擴(kuò)展
    §1.11 鋼鐵斷裂微觀過程的透射電鏡觀察與分析
    §1.12 斷裂研究方法的新進(jìn)展
    §1.13 本課題的選題依據(jù)和研究內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 實(shí)驗(yàn)技術(shù)
    §2.1 引言
    §2.2 透射電鏡動態(tài)拉伸原位觀察
    §2.3 掃描電鏡動態(tài)拉伸原位觀察
    §2.4 球墨鑄鐵的熔煉和試樣制備
        2.4.1 球鐵的熔煉
        2.4.2 退火工藝
        2.4.3 等溫淬火工藝
        2.4.4 力學(xué)性能試驗(yàn)
        2.4.5 球墨鑄鐵薄膜樣品制備
        2.4.6 顯微組織觀察
    §2.5 X射線衍射試驗(yàn)
        2.5.1 殘留奧氏體量的測定
        2.5.2 奧—貝球鐵點(diǎn)陣畸變和位錯密度的測定
    參考文獻(xiàn)
第三章 不同結(jié)構(gòu)金屬斷裂過程的微觀觀察與分析
    §3.1 引言
    §3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.2.1 工業(yè)純鐵
        3.2.2 工業(yè)純鋁
        3.2.3 工業(yè)純鈦
        3.2.4 工業(yè)鈍鎂
    §3.3 分析討論
        3.3.1 裂紋與位錯的相互作用
        3.3.2 裂尖位錯發(fā)射與無位錯區(qū)
        3.3.3 無位錯區(qū)中的應(yīng)力
        3.3.4 裂尖微區(qū)變形特征
        3.3.5 晶界對裂尖位錯發(fā)射和運(yùn)動的影響
    §3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 單相合金韌性斷裂的原位觀察與分析
    §4.1 引言
    §4.2 不銹鋼形變與斷裂的原位觀察與分析
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.2.3 分析討論
        4.2.4 小結(jié)
    §4.3 H68黃銅韌性斷裂的原位觀察與分析
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.3.3 分析討論
        4.3.4 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 珠光體斷裂的微觀機(jī)理
    §5.1 引言
    §5.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    §5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        5.3.1 裂紋垂直珠光體層片擴(kuò)展
        5.3.2 裂紋平行珠光體層片擴(kuò)展
        5.3.3 裂紋與珠光體層片呈45°擴(kuò)展
        5.3.4 裂紋在珠光體團(tuán)邊界擴(kuò)展
        5.3.5 滲碳體的變形
    §5.4 分析討論
        5.4.1 裂紋的萌生
        5.4.2 滲碳體的變形
        5.4.3 珠光體中裂紋的擴(kuò)展
    §5.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 板條馬氏體斷裂的微觀機(jī)理
    §6.1 引言
    §6.2 實(shí)驗(yàn)材料
    §6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.3.1 板條馬氏體斷裂的微觀過程
        6.3.2 帶狀薄區(qū)與Z字形裂紋
        6.3.3 顯微組織對裂紋萌生與擴(kuò)展的影響
    §6.4 板條馬氏體斷裂的微觀機(jī)理
    §6.5 板條馬氏體強(qiáng)韌化的機(jī)理
    §6.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第七章 回火索氏體斷裂的微觀機(jī)理
    §7.1 引言
    §7.2 實(shí)驗(yàn)材料
    §7.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        7.3.1 顯微組織
        7.3.2 回火索氏體斷裂的微觀過程
    §7.4 分析討論
        7.4.1 孔洞的萌生
        7.4.2 孔洞的長大與連接
        7.4.3 斷裂的微觀過程與宏觀力學(xué)行為
    §7.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第八章 奧—貝球鐵組織結(jié)構(gòu)與斷裂微觀機(jī)理的研究
    §8.1 引言
    §8.2 實(shí)驗(yàn)材料和熱處理工藝
    §8.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        8.3.1 球鐵鑄態(tài)組織
        8.3.2 奧—貝球鐵的顯微組織
        8.3.3 奧—貝球鐵透射電鏡組織
        8.3.4 貝氏體鐵素體位錯密度
        8.3.5 不同熱處理奧—貝球鐵的力學(xué)性能
        8.3.6 奧—貝鐵斷裂的微觀過程
    §8.4 分析討論
        8.4.1 奧—貝球鐵熱處理工藝——組織結(jié)構(gòu)——性能的相互關(guān)系
        8.4.2 奧—貝球鐵斷裂的微觀機(jī)理與強(qiáng)韌化機(jī)制
    §8.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第九章 球鐵優(yōu)化組織設(shè)計(jì)與力學(xué)性能及其斷裂行為
    §9.1 引言
    §9.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    §9.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        9.3.1 顯微組織
        9.3.2 優(yōu)化組織球鐵的力學(xué)性能
        9.3.3 優(yōu)化組織斷裂的微觀過程
    §9.4 討論
        9.4.1 球墨鑄鐵優(yōu)化組織設(shè)計(jì)
        9.4.2 強(qiáng)韌化機(jī)理
        9.4.3 熱處理工藝
    §9.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第十章 總結(jié)論
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號：3986745