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纳米压入法点阵分析金属微观组织力学性能 被引量：2
1
作者 刘明 徐智通 高诚辉 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第6期797-808,共12页
利用Berkovich金刚石压头对3种黄铜和2种碳钢共5种常见双相合金材料进行纳米压入法点阵实验,采用高斯混合模型(GMM)拟合实验数据的频率直方图,评估单相态的微观力学性能(压痕硬度H_(IT)、弹性模量E_(IT))和体积分数.结果表明:黄铜α相... 利用Berkovich金刚石压头对3种黄铜和2种碳钢共5种常见双相合金材料进行纳米压入法点阵实验,采用高斯混合模型(GMM)拟合实验数据的频率直方图,评估单相态的微观力学性能(压痕硬度H_(IT)、弹性模量E_(IT))和体积分数.结果表明:黄铜α相和β相的压痕硬度以及弹性模量差距较小,相界效应在频率直方图中没有显现,应采用双峰高斯模型对压痕硬度和弹性模量的频率直方图进行拟合.碳钢的相界效应不可忽略,应采用三峰高斯模型对点阵数据进行拟合.双峰或三峰高斯模型拟合得到的压痕硬度和弹性模量与独立纳米压痕实验结果接近.利用双峰高斯模型对微观力学性能参数(如弹性功W_(e)和总功W_(t)等)的频率直方图拟合得到的材料各相态体积分数与使用Image Pro-plus 6.0软件得到的体积分数f_(r)相近.大载荷下压痕实验得到的弹性模量E_(m)与点阵结果的加权平均值E_(ave)一致,压痕硬度有明显的压痕尺寸效应. 展开更多
关键词 纳米压痕 压入法点阵分析 微观力学性能 高斯混合模型 双相合金
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韧性材料在球形压头渐进载荷下仪器化划入行为
2
作者 刘明 徐智通 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2023年第4期54-70,共17页
使用半径为500μm的球形氧化锆陶瓷压头对3种高分子和20种金属材料在渐进载荷下进行微米划入测试,研究了韧性材料在球形压头仪器化划入过程中的弹塑性变形行为.仪器化划入结果发现:随载荷的增加,金属的弹性回复率、残余划痕硬度、几何... 使用半径为500μm的球形氧化锆陶瓷压头对3种高分子和20种金属材料在渐进载荷下进行微米划入测试,研究了韧性材料在球形压头仪器化划入过程中的弹塑性变形行为.仪器化划入结果发现:随载荷的增加,金属的弹性回复率、残余划痕硬度、几何划痕硬度和侧向划痕硬度均趋于稳定.而高分子的弹性回复率,几何划痕硬度却是单调减小,很有可能产生损伤破坏,在最大载荷下利用线弹性断裂力学方法计算得到的断裂韧度与文献中的结果一致;在大载荷下,残余划痕硬度和侧向划痕硬度趋近于常数.残余划痕硬度大于几何划痕硬度;摩擦系数随着载荷的增大而非线性增大是由于球形压头几何形状的影响(灰口和球墨铸铁的摩擦系数平稳段是由于石墨的影响).大部分材料的划入响应与力学性能有密切关系:临界划痕应变(弹性回复率平稳阶段的起始应变)与屈服应变成正比;趋于稳定的残余划痕硬度与屈服强度有线性关系,并且与努氏硬度成比例. 展开更多
关键词 仪器化划入 球形压头 渐进载荷 弹塑性变形 力学性能
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利用仪器化压入表征纯铝的循环动态和蠕变行为
3
作者 刘明 徐智通 杨福前 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2023年第1期37-50,共14页
本文利用仪器化压入研究了纯铝在循环载荷下的动态行为及在准静态载荷下的蠕变行为,揭示了载荷、加载速率和保载时间等实验参数对纯铝循环压入响应的影响.循环压入结果表明,预加载阶段的保载时间延长,载荷增大,加载速率增大,有利于减弱... 本文利用仪器化压入研究了纯铝在循环载荷下的动态行为及在准静态载荷下的蠕变行为,揭示了载荷、加载速率和保载时间等实验参数对纯铝循环压入响应的影响.循环压入结果表明,预加载阶段的保载时间延长,载荷增大,加载速率增大,有利于减弱蠕变对后续循环压入的影响,使接触深度、压入硬度和接触模量等力学性能参数随循环次数的增加更快趋于稳定.蠕变结果表明,随保载时间的增加,接触模量和压入硬度呈下降趋势;纯铝的稳态蠕变应力指数不随载荷而变化;蠕变测试保载时间不宜过长.压头在晶粒内部测试时,纯铝表现出比在晶界区域测试更强的抗稳态蠕变性能,循环压入的硬度也高于晶界区域. 展开更多
关键词 纯铝 仪器化压入 蠕变 循环压入 加载条件
原文传递
利用努氏硬度表征金属的弹性模量和屈服强度
4
作者 刘明 徐智通 尉贺宝 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期108-119,共12页
为利用努氏硬度表征金属材料弹性模量和屈服强度,提出了Marshall和Conway的修正模型表征弹性模量,以及Lockett、Yu、Marsh、Johnson和Vandeperre的修正模型表征屈服强度,开拓了努氏硬度表征金属材料力学性能的新应用。选取35种金属进行... 为利用努氏硬度表征金属材料弹性模量和屈服强度,提出了Marshall和Conway的修正模型表征弹性模量,以及Lockett、Yu、Marsh、Johnson和Vandeperre的修正模型表征屈服强度,开拓了努氏硬度表征金属材料力学性能的新应用。选取35种金属进行努氏硬度试验,利用Meyer定律、弹塑性变形模型、Hays-Kendall模型和比例试样模型对努氏硬度的正压痕尺寸效应(硬度随载荷的减小而增大)进行了分析,可以用大载荷下趋于稳定的硬度值代表材料的真硬度。首次考虑金属材料在努氏压痕短对角线处材料堆积的影响,Marshall模型和Conway模型进行了修正:Marshall模型中原有的常参数α修正为b/d(努氏压痕短对角线与长对角线的比值)的二次函数;Conway模型引入了与b/d的平方呈线性关系修正系数β。通过比较文献中与原模型计算的屈服强度,引入修正系数k,首次获得了基于努氏硬度利用Lockett、Yu、Marsh、Johnson和Vandeperre模型计算金属屈服强度的修正模型。结果表明:除Ti6Al4V和Sn外,修正模型与仪器化压入得到的弹性模量一致,置信度不低于0.94;除60Si2Mn弹簧钢外,修正后得到的屈服强度与文献值一致,置信度不低于0.90。 展开更多
关键词 金属 努氏硬度 仪器化压入 弹性模量 屈服强度
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