材料硬度是材料抵抗彈塑性變形的能力,硬度測試方法金屬材料力學性能不可或缺的測試手段。現(xiàn)有硬度測試是利用硬質(zhì)壓頭以準靜態(tài)的方式壓入材料表面測量卸載后的形變。傳統(tǒng)宏觀硬度測量及納米壓痕技術存在局限性,無法實現(xiàn)連續(xù)和高通量測量。本文研究并分析了等靜壓下材料微觀組織經(jīng)流體傳壓介質(zhì)作用的形貌差異探測數(shù)據(jù)并探討了與硬度間的相關性,建立了材料組織在流體微探下的應變量的差異響應與硬度的定性定量關系,提出了一種利用流體微探應變技術測量表征材料不同組織間硬度性能的新方法,實現(xiàn)了微米尺度的連續(xù)塑性形變與組織、硬度映射的高通量表征,實現(xiàn)了宏觀區(qū)域內(nèi)微觀組織、硬度和成分的連續(xù)映射統(tǒng)計分析,最終確立了一種全新的宏觀-介觀-微觀的高通量、跨尺度、精細的流體微探應變原位統(tǒng)計硬度表征技術。利用高鉻鑄鐵、不銹鋼激光增材制造梯度材料中不同組織硬度的差異,完成了材料組織的流體微探應變硬度的連續(xù)高通量測量及微觀結構的精細表征。論文中的大量數(shù)據(jù)均表明流體微探應變硬度與宏觀維氏硬度、顯微維氏硬度、納米壓痕硬度之間存在顯著相關,最終達到了材料中成分、組織及硬度性能的高通量原位統(tǒng)計映射分布表征,為材料基因組中高通量硬度性能的連續(xù)測試提... 

【文章來源】：鋼鐵研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 材料基因組計劃
    1.3 高通量映射表征技術
    1.4 金屬材料的結構與機械性能關系
        1.4.1 金屬結構
        1.4.2 材料的強度
    1.5 金屬材料力學中彈塑性類別
        1.5.1 Hookean材料和短程力
        1.5.2 非Hookean材料和應變
    1.6 金屬材料力學性能傳統(tǒng)宏觀及微納尺度測試技術
        1.6.1 靜態(tài)力學性能的測試發(fā)展
        1.6.2 彈塑性接觸力學的原理及分類
        1.6.3 常規(guī)宏觀硬度測試技術
        1.6.4 微觀納米壓痕測試技術
        1.6.5 微納尺度微柱壓縮測試技術
        1.6.6 硬度與金屬材料其它力學性能的聯(lián)系
    1.7 等靜壓技術的特點及分類
        1.7.1 等靜壓技術特點
        1.7.2 冷等靜壓技術的類別
    1.8 本文研究目的及內(nèi)容
第二章 實驗材料組織相圖計算及力學性能模擬
    2.1 有限元晶體塑性模型
    2.2 有限元組織劃分與映射
        2.2.1 模型的組織映射和網(wǎng)格設置
        2.2.2 表面應變的模擬結果
        2.2.3 表面應變和硬度塊的模擬結果
    2.3 本章小結
第三章 材料宏觀硬度與流體微探應變相關性研究
    3.1 實驗材料及方法
    3.2 結果與討論
        3.2.1 硬度標塊與流體微探應變形貌相關性分析
        3.2.2 宏觀硬度與流體微探應變量曲線的繪制
    3.3 流體微探應變與硬度表達式的建立
    3.4 本章小結
第四章 鑄鐵流體微探應變與成分-組織-硬度的統(tǒng)計映射表征
    4.1 實驗材料及方法
        4.1.1 實驗材料
        4.1.2 成分分布分析
        4.1.3 組織結構表征
        4.1.4 硬度性能測試
    4.2 結果與討論
        4.2.1 金相組織分析與流體微探技術對比分析
        4.2.2 顯微硬度與流體微探技術對比分析
        4.2.3 納米壓痕與流體微探應變分析
        4.2.4 流體微探應變與成分-組織的跨尺度映射分析
    4.3 本章小結
第五章 激光增材制造樣品的成分-組織-硬度統(tǒng)計映射表征
    5.1 實驗材料及方法
    5.2 結果與討論
        5.2.1 相圖計算及金相分析
        5.2.2 流體微探應變-硬度-成分-組織映射分析
        5.2.3 流體微探應變與顯微硬度的跨尺度映射分析
    5.3 本章小結
第六章 結論與展望
參考文獻
攻讀博士期間承擔的科研任務及主要成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]材料力學性能測試與評價技術進展[J]. 王建國.  工程與試驗. 2008(S1)
[2]我國鑄造質(zhì)量控制與測試技術發(fā)展的回顧與展望[J]. 張武城,涂思柏,張乃蘊.  鑄造. 2002(08)



本文編號：3351187