室溫下多晶鋁合金材料中動態(tài)應(yīng)變時效（Portevin-Le Chatelier效應(yīng)）的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬.pdf

1、本文將數(shù)字散斑計量技術(shù)應(yīng)用于對PLC變形帶的直接觀測,對室溫下多晶鋁合金材料拉伸過程中的動態(tài)應(yīng)變時效現(xiàn)象(PLC效應(yīng))開展了系統(tǒng)性的研究,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析.首先組建了一套基于數(shù)字散斑干涉法(DSPI)和數(shù)字散斑相關(guān)法(DSC)的室溫拉伸試驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng),該系統(tǒng)顯著提高了觀測的空間分辨率和測量精度.以此為平臺,觀察和研究了多晶鋁合金材料(A1-4﹪Cu)在應(yīng)變率范圍在10<'-6>s<'-1>~10<'-3>s<'

2、-1>內(nèi)塑性變形過程中的PLC效應(yīng).在PLC效應(yīng)的時域特性方面,研究了臨界應(yīng)變在應(yīng)變率區(qū)間上的反常演化,統(tǒng)計分析了應(yīng)力鋸齒的跌落幅度、上升時間和跌落時間在變形過程中的演化發(fā)展,歸納出各特征參量受應(yīng)變和應(yīng)變率影響的規(guī)律,結(jié)合位錯運(yùn)動和增殖的微細(xì)觀機(jī)制,對上述現(xiàn)象給予了定性的解釋.在PLC效應(yīng)的空間特征方面,通過數(shù)字干涉散斑相關(guān)條紋揭示了PLC變形帶豐富的形態(tài)和行為,追蹤了試驗(yàn)全過程內(nèi)PLC變形帶的傳播和形態(tài)的演變.分析了應(yīng)變率和變形對PL

3、C變形帶傳播行為的影響,發(fā)現(xiàn)PLC變形帶的傳播速度與應(yīng)變之間符合近似的冪律,對于保持傳播中途無駐留現(xiàn)象的A類型和B類型PLC變形帶,帶的傳播速度與應(yīng)變率很好地滿足線性關(guān)系.細(xì)致地研究了PLC變形帶的空間細(xì)節(jié),包括PLC變形帶傳播的步進(jìn)過程,PLC變形帶帶內(nèi)劇烈剪切變形的模式和應(yīng)變分布.從多方面驗(yàn)證了帶內(nèi)變形有時大于試驗(yàn)機(jī)夾頭的位移,從而導(dǎo)致帶外部分發(fā)生相應(yīng)的彈性收縮的現(xiàn)象.報道了試件的幾何尺寸,主要是橫截面積對于PLC效應(yīng)的時域演化和空

4、間傳播行為的異常影響.建立了一個基于動態(tài)應(yīng)變時效過程中熱激活機(jī)制和二階應(yīng)變梯度空間耦合方式的宏觀唯象模型,該模型刻畫了材料內(nèi)部在微細(xì)觀尺度上彼此協(xié)同和相互競爭的兩個過程:溶質(zhì)原子對可動位錯的時效釘扎和可動位錯在熱激活輔助下的掙脫.對應(yīng)變率在3.15×10<'-5>s<'-1>~8.59×10<'-4>s<'-1>范圍內(nèi)的PLC效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,討論了模型和實(shí)驗(yàn)參量對負(fù)應(yīng)變率敏感性的影響.數(shù)值模擬所得的應(yīng)力—應(yīng)變曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較,從