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约翰·霍普金斯大学最新研究:ECAE镁铝合金在极端应变率下的层裂失效:细化沉淀物和晶粒显微组织的影响

论论资讯 | 2023-03-01 3热度

Metals

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Spall Failure of ECAE Mg-Al Alloys at Extreme Strain Rates: Influence of a Refined Precipitate and Grain Microstructure

DiMarco C.S.; Lim P.; Mallick D.; Kecskes L.; Weihs T.P.; Ramesh K.T.

Published:2023-03-01
DOI:10.3390/met13030454

研究背景

随着科技的不断发展,我们对材料的要求也越来越高,特别是在极端动态环境下的材料表现。然而,高应变率下的材料表现往往受到spall failure的限制,而我们对微观结构对spall强度的影响了解不足。虽然模型表明,通过添加沉淀物或细化晶粒尺寸可以提高静态屈服强度,从而提高spall强度,但是增加成核位点可能会对spall性能产生不利影响。

研究内容

本文主要通过高通量激光驱动微飞行器实验,研究了具有沉淀物和晶粒尺寸强化的镁铝合金的spall破坏。研究了六种不同的显微组织,在四种晶粒尺寸约为2-3 μm和沉淀物约为0.5-1 μm的情况下,分别添加了六和九%的铝成分。实验结果表明,spall强度受到沉淀物水平的显着影响,平均spall强度在添加沉淀物后下降了8-19%,值在1.22-1.50 GPa之间。另外,晶粒尺寸的细化也会导致spall强度的降低,但是这种降低与晶粒尺寸的减小相比较,影响较小。此外,无论在哪种样品中都观察到了延性空洞生长,但是随着非均匀分散沉淀物数量的增加,强度的变异性和进一步降低也会增加。

研究意义

本研究通过实验探究了微观结构对spall强度的影响,发现沉淀物水平和晶粒尺寸的细化都会对spall强度产生不利影响。这为材料设计和制造提供了重要的参考,有助于提高材料在极端动态环境下的表现。此外,本研究还为进一步研究spall破坏提供了新的实验方法和思路。

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