动态拉伸加载下高纯铝损伤成核和长大特征研究

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1、（申请理学硕士学位论文）动态拉伸加载下高纯铝损伤成核和长大特征研究培养单位：理学院学科专业：凝聚态物理研究生：冉小霞指导教师：祁美兰教授2015年5月分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目动态拉伸加载下高纯铝损伤成核和长大特征研究英文Studyonthefeatureofnucleationandgrowthofdamageinultrapure题目aluminumunderdynamictensileloading研究生姓名冉小霞姓名祁美兰职称教授学位博士指导教师单位名称武汉理工大学理学院物理系邮编430070申请学位级别硕士学科专业名称凝聚态物理

2、论文提交日期2015年4月论文答辩日期2015年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人2015年5月本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：鼻心释日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交

3、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人承诺所提交的学位论文（含电子学位论文）为答辩后经修改的最终定稿学位论文，并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。(保密的论文在解密后应遵守此规定）日期：別^研究生（签名导师（签名）:摘要在动载荷作用下，材料的拉伸破坏始于内部稀疏波相互作用产生的拉伸应力引起的微孔洞或裂纹，而微孔洞或裂纹的出现位置和数量与材料微结构密切相关，比如位错、

4、晶界或杂质往往会成为材料破坏的起源。深入认识拉伸应力作用下材料微结构的动态演化机理和规律，探索和建立一个能够连接不同尺度且具有预测能力的材料失效理论模型，实现对材料从其行为的“观察”转变到对其性能的“控制”，不仅是提高材料研究和设计水平的必要前提，而且对提高国防装备及民用材料的强度和性能均具有重要意义。材料的微观结构对材料的早期动态损伤演化行为有着重要的影响，晶界是材料微观结构的重要组成部分，早期的一些研究认为，材料中的孔洞或裂纹容易在晶界上出现并沿着晶界扩展，晶界是相对薄弱的微结构，本文拟对此进行深入的研究。本文以高纯铝(99.999%)轧制棒材作为实验材

5、料，得到两种不同微结构的实验样品：多晶样品和双晶样品。在一级轻气炮上进行一维应变平面冲击加载实验。对多晶和双晶高纯铝“软回收”样品进行金相显微分析、电子背散射衍射分析以及同步辐射X射线断层摄影分析，获得材料在动态加载下的损伤演化特征。论文的主要工作内容和创新点总结如下：1、在一级轻气炮上对高纯铝样品进行了一系列冲击加载实验，对部分“软回收”样品进行了金相显微分析、电子背散射衍射分析以及同步辐射X射线断层摄影分析，表征了高纯铝样品中损伤动态成核和长大的特征，并给出可能的机理解释。结果表明，绝大部分损伤成核在“弱取向”晶粒的晶界附近，并朝着晶界方向生长，周围伴有

6、碎裂的小晶粒，这主要是由“弱取向”晶粒中滑移系在晶界处堆积并相互作用造成的。另外，高纯铝晶体中滑移面构成的八面体滑移系使得初始损伤呈八面体形状，EBSD观察到的二维结果与同步辐射X射线断层摄影得到的损伤三维结构是一致的。2、通过二维金相分析方法和三维X射线断层摄影方法分别分析了在不同冲击加载强度下高纯铝样品的损伤分布。沿厚度方向的损伤分布可以利用高斯函数进行很好的描述。从二维方法中得出的结果与从三维方法得出的结果基本吻合，误差仅为10%-25%。三维X射线断层摄影分析表明，孔洞的大小分布遵循tnsn0s(t1.50.2)的指数规律，比渝渗模型中预测指

7、数更小。关键词：高纯铝，晶界，滑移系，动态拉伸断裂IAbstractUnderdynamicloading,tensilestresswillbeproducedduetotherarefactionwaveinteractioninsidethematerialandtensilefractureinmaterialswillstartfromthemicrovoidsorcrackscausedbytensilestress.Thelocationandquantityofmacrovoidsorcracksarecloselyrelatedtomicr

8、ostructureofthematerial,su