合金元素调控镁中变形孪晶形核与生长的基础研究

基本信息
批准号:51471038
项目类别:面上项目
资助金额:85.00
负责人:张静
学科分类:
依托单位:重庆大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:左汝林,刘传璞,豆雨辰,黄浩,刘国宝,陈波全,郑怡
关键词:
合金元素塑性变形微观组织孪晶
结项摘要

How to obtain high-density twin structure has become a main issue in Mg for enhancing strength and ductility through twin boundary. Segregation of solute atoms into twin boundaries could effectively pin twins from further growing. Furthermore, pseudoelastic behavior of Mg alloys could be utilized to adjust twin thickness. As a result, nucleation of new twins may probably be activated under suitable stress field exerted by the pinned twins. Based on this, a new idea has been proposed to increase the density and decrease the size of twins in Mg through solute atoms. Mg alloy systems will be selected on the basis of twin-boundary segregation energies and solute-diffusion activation enthalpies of alloying elements. The twin nucleation, microstructure evolution and deformation behavior of the alloy systems during deformation will be investigated. The effects of twin variants, twin thickness, solute atoms and grain size, together with the deformation conditions, on the nucleation density, location and distribution will be detailed. Moreover, MD simulation will be carried out to simulate the interaction and stress field of twins with different structures, including different twin variant, twin boundary structures with different twinning dislocations, and twin thickness, in order to obtain basic theory on controlling the nucleation and growth of twins through solutes. Research results will not only be helpful to develop fundamental knowledge on plastic deformation mechanism and twin boundary strengthening mechanism, but also provide a new path and basis for new alloy design.

如何获得高密度孪晶微结构,已成为制约在镁中实现孪晶界面强韧化的一个核心和难点问题。本项目创新性地提出了利用溶质原子在孪晶界面的钉扎阻碍孪晶生长、利用镁合金的伪弹性行为调控孪晶片层厚度,进而在合适的孪晶界面前沿应力场作用下激发产生新的孪晶形核,从而提高孪晶形核密度、减小孪晶尺寸的新思路。在孪晶偏聚能和扩散激活能计算的基础上,选择典型合金体系,研究变形过程中孪晶形核、微结构演变和变形力学行为,考察起始孪晶组态、片层厚度、溶质原子、晶粒尺寸、变形条件等相关诸因素,影响孪晶形核数量、位置和分布等的关系规律,同时采用分子动力学,模拟不同结构孪晶(不同孪晶组态、孪晶位错界面结构、片层厚度等)之间的交互作用和应力场,获得利用合金元素调控镁中变形孪晶形核与生长的基础共性科学规律。研究结果不仅有助于发展和完善塑性变形和孪晶界面强韧化机制的一些共性基础问题和规律,并且将为新型合金设计提供新的途径和理论依据。

项目摘要

如何获得高密度孪晶微结构,已成为制约在镁中实现孪晶界面强韧化的一个核心和难点问题。项目采用第一性原理计算得到了描述溶质原子在孪晶界偏聚倾向的孪晶偏聚能和描述原子从晶内扩散至孪晶界难易程度的扩散激活能,获得了溶质原子强化孪晶位错的定量数据,构建了孪晶偏聚强化设计图,为优化选择合金元素、实现有效偏聚和界面钉扎提供了重要依据,其中Nd、Sm、Gd等元素显示了最佳的强化效果。在此基础上,选择典型合金系,系统考察了应变量、应变路径与孪晶形核、退孪生之间的相互关联,建立了孪晶片层厚度与变形过程参量之间的关系规律,获得了调控孪晶片层厚度的依据。采用分子动力学模拟首次获得了孪晶核心的三维结构特征和长大特征,与目前的二维模拟结果相比,孪晶界面类型和迁移机制均有较大差别。孪晶核心长大涉及pure-shuffle和glide-shuffle两种孪生机制;{10-11}界面沿±[1-120]方向的迁移比{10-12}和BP / PB界面沿相关方向的迁移更容易。采用模拟和实验相结合的方法获得了变形过程中界面结构特征及其演化规律,获得了变形过程中新形核孪晶的形核机制、新形核孪晶与已有孪晶的交互作用,由此获得了通过合理利用孪晶之间的交互作用阻碍孪晶长大、促进形核的新途径和思路。实验确定了典型合金系实现溶质原子在孪晶界面扩散偏聚的合适的扩散退火热处理工艺,测试计算了溶质原子孪晶界面钉扎和强化效果,与模拟预测结果吻合得很好。建立了已有孪晶应力场和溶质原子对于后续孪晶形核数量、位置和分布的影响规律,以及后续变形过程中孪晶形核与长大的竞争规律,获得了调控孪晶的依据和手段。表明合适的变形路径可以提高孪晶晶内形核的能力、提高孪晶形核率;中间退火能够同时强化孪晶形核和长大;一定的合金元素和退火工艺的结合可以增加后续变形过程中形核对孪生的贡献。研究工作还探索了不同热处理方式对孪生演变的影响,表明感应加热淬火的方式同时抑制了孪晶长大和退孪生,进一步为调控孪晶尺寸和数量提供了新的途径和思路。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

结直肠癌肝转移患者预后影响

结直肠癌肝转移患者预后影响

DOI:10.3969 /j.issn.1002-266X.2016.23.023
发表时间:2016
2

2A66铝锂合金板材各向异性研究

2A66铝锂合金板材各向异性研究

DOI:
发表时间:2017
3

固溶时效深冷复合处理对ZCuAl_(10)Fe_3Mn_2合金微观组织和热疲劳性能的影响

固溶时效深冷复合处理对ZCuAl_(10)Fe_3Mn_2合金微观组织和热疲劳性能的影响

DOI:10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001042
发表时间:2019
4

美国华盛顿特区志愿者管理体系的特点及启示

美国华盛顿特区志愿者管理体系的特点及启示

DOI:
发表时间:2014
5

考虑固化剂掺量影响的镁质水泥固化土非线性本构模型

考虑固化剂掺量影响的镁质水泥固化土非线性本构模型

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1499
发表时间:2020

张静的其他基金

批准号:61871082
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:31370309
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81372783
批准年份:2013
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:31301615
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11874249
批准年份:2018
资助金额:46.00
项目类别:面上项目
批准号:11871023
批准年份:2018
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:31301277
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11201147
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51271207
批准年份:2012
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:81400988
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51466008
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41706157
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61102167
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30400213
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11504218
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81900889
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61007011
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81760048
批准年份:2017
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11104072
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10979054
批准年份:2009
资助金额:36.00
项目类别:联合基金项目
批准号:11401108
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500868
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81860444
批准年份:2018
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61702522
批准年份:2017
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81341098
批准年份:2013
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51405401
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11801254
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51505319
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21502107
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301132
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61402174
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81660547
批准年份:2016
资助金额:33.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41872084
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:91846104
批准年份:2018
资助金额:43.00
项目类别:重大研究计划
批准号:40806030
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31800380
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51608162
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71303156
批准年份:2013
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61405028
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100060
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21205015
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000013
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30360027
批准年份:2003
资助金额:15.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81400264
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901970
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41261073
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81173025
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61674003
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:20803082
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51704243
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21573101
批准年份:2015
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:50301018
批准年份:2003
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1404810
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:联合基金项目
批准号:61101209
批准年份:2011
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700814
批准年份:2017
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41867073
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81572545
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:31900172
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30300299
批准年份:2003
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402629
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41103062
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51508353
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31872001
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:31701360
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701127
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31402300
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81203000
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21404091
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81273084
批准年份:2012
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81600028
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40901026
批准年份:2009
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81070582
批准年份:2010
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:31400050
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21876190
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:11702004
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21707096
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41401117
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670030
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21101169
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31300882
批准年份:2013
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61603186
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51878095
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:71603265
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29672024
批准年份:1996
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:81660492
批准年份:2016
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:40502012
批准年份:2005
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20903054
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51304173
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201538
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81101748
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61405024
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401149
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41271004
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:21171134
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21105006
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50643012
批准年份:2006
资助金额:9.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21041001
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:39370297
批准年份:1993
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
批准号:81671400
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51508152
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39070388
批准年份:1990
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:11375229
批准年份:2013
资助金额:96.00
项目类别:面上项目
批准号:81402467
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41572065
批准年份:2015
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81801316
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51201071
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500230
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81470231
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

镁合金中孪晶形核、长大机制的原位研究和数值模拟

批准号:51401115
批准年份:2014
负责人:常丽丽
学科分类:E0103
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

近弹簧服役状态β钛合金疲劳变形行为及其孪晶形成机制

批准号:51501117
批准年份:2015
负责人:张思倩
学科分类:E0103
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

金属Mg中孪晶形核与生长、二次孪晶变体优选机制及过渡态构型的跨尺度研究

批准号:51301094
批准年份:2013
负责人:徐贲
学科分类:E0104
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

孪晶结构镁基单相固溶体合金的变形与力学行为研究

批准号:51271207
批准年份:2012
负责人:张静
学科分类:E0104
资助金额:68.00
项目类别:面上项目