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梯度纳米结构不锈钢强韧特性和疲劳性能的理论研究

梯度纳米不锈钢,强韧特性,疲劳

通过改变金属材料内部微观结构的组成、大小和分布的方法可以制备出兼具优良强度和延伸性能的新型纳米结构金属材料，包含纳米孪晶金属、双模态或多模态纳米结构金属、梯度纳米结构金属以及非晶-纳米晶双相纳米金属等新型纳米结构金属。本工作针对梯度纳米孪晶金属强韧特性和疲劳行为，通过在梯度纳米金属塑性力学模型中考虑各晶相对应的流应力和晶相之间的相互作用，并加入微裂纹等缺陷引起的损伤对疲劳行为的影响，建立基于变形机理的梯度纳米结构金属的力学模型，对梯度纳米结构不锈钢的强韧特性和疲劳性能进行了定量模拟研究。计算结果表明：该模型可以很好地描述316L梯度纳米不锈钢的单轴拉伸行为和对称加载疲劳行为，理论计算结果与实验结果相吻合。同时，进一步采用该模型对梯度纳米结构在不同微结构尺寸、微结构组成及其体积分数下的变形行为进行理论预测。本工作可为通过调控金属材料的微结构组成、大小和分布，设计和优化梯度纳米结构金属的强韧特性和疲劳性能提供一定的理论指导。