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梯度纳米结构TWIP钢的晶体塑性有限元分析
强度和韧性的“倒置关系”是材料研究领域长期存在的难题。大量的实验表明,随着金属材料内部晶粒尺寸的降低,在强度获得提升的同时,韧性将大打折扣。目前,广泛采用的高强材料韧化策略有:(1)改变组分,通过引入和调整材料的多种主要元素,同时激活多种塑性变形机制,高熵合金材料就是采用这种思路;(2)改变微结构,在材料内部引入一种或多种梯度分布的微结构,避免由于特征长度突变带来的性能突变,有效克服金属材料强度和韧性的失配问题,这种材料被称为梯度纳米结构材料。 图1 梯度结构金属材料的类型(摘自:李毅,梯度结构金属材料研究进展,中国材料进展,2016, 35: 658-665)人工制备的梯度纳米金属结构主要包括以下几种:梯度晶粒,梯度位错,梯度孪晶,梯度固溶物,梯度相,以及包含两种以上的梯度混合结构。在已经发展成熟的金属材料内部引入梯度纳米结构,可以进一步提高其强韧性匹配能力。例如,通过表面研磨处理(SMAT)在孪晶诱发塑性(TWIP)钢表面引入大量的塑性变形,使其表面晶粒细化,随着深度的增加,晶粒细化的程度逐渐降低,同时塑性变形也会导致位错演化和孪晶的产生,因此在TWIP钢内部形成了包含梯度晶粒,梯度位错和梯度孪晶的梯度混合结构。这种梯度纳米结构TWIP钢的强度可以提升50%,断裂应变仅从60%下降到52%,具有更高的强韧性匹配能力。目前,关于梯度纳米结构TWIP钢的研究集中于实验,反映物理机制的本构模型研究还鲜见报道。西南交通大学力学与工程学院张旭教授与德国马普钢铁所、中国钢铁研究总院等机构开展合作,指导博士生陆晓翀发展出考虑位错滑移和变形孪晶等物理机制的微结构尺寸相关晶体塑性本构模型。依托DAMASK平台将该模型移植有限元,并对梯度纳米结构TWIP钢的单轴拉伸变形行为展开模拟,揭示了其微结构演化与宏观性能之间的关系,量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。相关研究工作已在金属材料与固体力学交叉领域顶级期刊《International Journal of Plasticity》上在线发表,论文题目为Crystal plasticity finite element analysis of gradient nanostructured TWIP steel。 论文链接: https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102703作者首先使用不同晶粒尺寸Fe-15Mn-2Al-2Si-0.7C (wt.%) TWIP钢的单拉实验数据验证该模型的合理性,结果表明该模型对不同尺寸下的应力应变响应和应变强化行为都可以较好地描述,特别是细晶TWIP钢硬化率曲线中的up-turn效应。通过对内变量演化的分析及对比性模拟,作者发现这种up-turn效应源自于细晶中显著的背应力。 图2 对比不同晶粒尺寸TWIP钢的单拉实验和模拟结果由于梯度纳米结构TWIP钢的微结构十分复杂,晶粒数目众多,通过采用三维均匀化方法,建立了宏观试样尺寸的有限元模型。通过对每层单元赋予不同的晶粒尺寸,初始位错密度和孪晶体积分数,离散地描述材料内部微结构的梯度分布,并通过梯度网格划分方法进一步减少单元数目。对于材料表层微结构变化剧烈的区域,采用密度较高的网格,以保证更加精确地描述微结构的梯度变化。 图3三维均匀化方法示意图作者利用发展的晶体塑性模型,对均匀和梯度纳米结构的Fe-10Mn-0.5C-3Ni (wt.%) TWIP钢的单拉变形行为进行模拟。结果表明,在合理描述均匀结构TWIP钢应力-应变响应的基础上,通过引入微结构的梯度分布,无需修改任何参数就可以较好地描述梯度纳米结构TWIP钢的单拉力学行为。通过对比变形云图,作者发现均匀和梯度纳米结构TWIP钢的表面都会变的粗糙不平,但梯度纳米结构的表面粗糙度更加明显,产生的应变局域化形成了两个凹陷区,且凹陷区在垂直于平面方向也会发生收缩。随着深度的增加,收缩程度逐渐降低。通过对比性模拟,作者发现表面凹陷区的出现就是梯度纳米结构TWIP钢韧性略微下降的原因。而应变局域化的产生与表面纳米层晶粒的应变强化能力有关,提高表面纳米晶的硬化能力,就可以抑制表面凹陷区的出现和韧性的下降。此外,作者通过分析不同层位错密度的演化,进一步证实了上述观点。作者还通过对比性模拟量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。结果表明:强度的提升源于梯度位错结构,梯度晶粒和梯度孪晶结构有助于保持材料的应变强化能力。 图4 均匀结构和梯度纳米结构TWIP钢的模拟结果对比分析。
西南交通大学 2021-04-10
用于单晶生长装置的结晶区温度梯度调节器
一种用于单晶生长装置的结晶区温度梯度调节器,由保温隔热材料制作的座板和保温隔热材料制作的动板组成;座板上设置有一底部为平面的凹槽,凹槽的中心部位开设有大于坩埚套外径的通孔I,凹槽的环面上开设有调温孔I;动板的形状和径向尺寸与座板上设置的凹槽相匹配,动板中心部位开设有与通孔I尺寸相同的通孔II,动板环面上开设有调温孔II,调温孔II与调温孔I形状、尺寸、数量、间距相同;动板放置在座板所设置的凹槽中,其与凹槽为动配合,座板固定在坩埚下降法单晶生长装置炉体上。此种调节器结构简单,使用方便,调节单晶生长炉结晶区温度梯度时灵敏度高,使结晶区温度梯度可在大范围内调整,易于获得窄温区、大温梯的温场分布。
四川大学 2021-04-11
一种基于磁梯度自愈合防腐涂层的制备方法
本发明设计了一种基于磁梯度自愈合防腐涂层的制备方法,属于金属防腐涂层领域。基于磁梯度自愈合防腐涂层的制备方法,其特征在于,向涂层中添加包封缓蚀剂的磁性纳米颗粒,在涂层制备过程中通过施加外部磁场,使磁性纳米颗粒在涂层中呈纵向梯度分布,近金属表面的纳米颗粒浓度高,该方法制备工艺简单,安全环保,降低了的智能纳米容器或功能性高分子微球的使用量,提高了常规自愈合涂层的防腐效果。
青岛农业大学 2021-01-12
一种 SIFT 特征向量梯度直方图多通道更新电路
本发明公开了一种 SIFT 特征向量梯度直方图多通道更新电路,使用 16 个八维四更新的直方图组来取代 1 个 128 维 16 更新的直方图,每一个八维四更新的直方图代表同一空间位置的 NBO 方向维度的子特征值向量。所述电路包括:第一三线性插值模块、第二三线性插值模块、方向地址仲裁模块、第一至第十六四通道更新仲裁模块、第一至第十六八维四通道更新直方图模块。本发明的电路硬件面积开销仅占传统128维16更新的直方图电
华中科技大学 2021-04-14
三维亥姆霍兹线圈 梯度磁场线圈 电磁干扰模拟实验
北京锦正茂科技有限公司 2022-09-14
实验室磁场三维亥姆霍兹线圈磁场实验梯度线圈
北京锦正茂科技有限公司 2022-01-21
亥姆霍兹线圈实验室磁力线圈梯度磁场发生器
北京锦正茂科技有限公司 2022-04-02
上海仪研YJ-2102H全自动膏药软化点测定仪
 YJ-2102H全自动膏药软化点测定仪 YJ-2102H全自动膏药软化点测定仪是根据中华人民共和国药典标准2020年版四部通则2102膏药软化点测定法的要求,测定膏药在规定条件下受热软化时的温度情况,膏药因受热下坠25mm时的温度,用于检测膏药的老嫩程度,并可间接反映膏药的黏性。该仪器适用于可以满足各个膏药生产厂家、药检所以及相关单位使用。 一、主要技术特点 1、采用电脑智能控制、激光自动检测、液晶触摸屏人机界面、丝杠步进电机升降等技术,具有升温线性,浴液搅拌均匀,自动完成试样检测等特点。是一款自动化程度高、测试快捷方便、测试结果准确可靠的膏药软化点测定仪器。 2、仪器通过加热管溶液介质和膏药加热,通过磁力搅拌器搅拌使烧杯内温度均匀,控制器采用插补算法控制输出,使介质按照1.0-1.5℃/分钟线性上升。试验环内的膏药在升温过程中开始慢慢软化,当达到软化温度点时,试样环内的膏药在钢球重力作用下呈水滴状缓慢下降,当两个试样环内的膏药下降接触到下挡板时的温度平均值即为膏药软化点温度。 3、仪器主要由机箱支架、触摸屏人机界面、丝杠升降系统、加热升温调节系统、激光检测系统、磁力搅拌系统等部分组成。 4、为方便试验操作和组件在烧杯内的平稳升降,设计了一款试验平台,试验组件悬挂定位在试验平台上,通过丝杠驱动试验平台及试验组件平稳下降并定位精准,实现对射激光的光柱柱贴近下挡板的上侧面。 5、试验过程有动画模拟显示,触摸操作,人机交互界面,更直观,更方便。 6、温度控制采用斜率插补算法,精准升温,程序控制,实时控温。 7、分体式磁力搅拌采用无极调速,温度更加均匀。 8、激光对射自动检测判断样品下落,抗干扰能力强,反应灵敏度高。 二、主要技术指标和参数   1、测量范围 A.试样软化点在80℃以下者,5℃~80℃(蒸馏水)。 B.试样软化点在80℃以上者,32℃~162℃(甘油)。 2、温度分辨率:0.1℃(偏差可修正)。 3、加热管功率:700W。 4、升温斜率:升温速率稳定在1.0-1.5℃/min。 5、烧杯尺寸:直径110mm,高度130mm。 6、测量样品数:同时测量2个试样。 7、搅拌器 :磁力搅拌,搅拌速度连续可调。 8、试验结果处理 200组数据存储。 9、存储的数据可液晶调取显示,也可U盘转存查看(.csv文件)。 10、可选配微型打印机打印结果。 11、通讯接口 RS-485通讯接口,ModBus协议。 12、外形尺寸 390mm×300mm×575mm(长×宽×高)。 13、工作电源 220±10%VAC/50Hz。 14、整机功率 最大800W。 15、整机净重 12.0Kg。 16、使用环境: A.温度:15℃~35℃且相对稳定,无明显空气对流现象; B.湿度:≤85%;
仪研智造(上海)药检仪器有限公司 2025-02-20
上海仪研YJ-8146H全自动松香软化点测定仪
YJ-8146H全自动松香软化点测定仪 本仪器是根据本仪器是根据中华人民共和国2020年药典松香软化点测定所规定的要求设计制造的,是本公司最新开发的软化点试验器的升级产品,适用于松香等物质的软化点测试。按照药典要求,软化点取本品适量,依法检查(通则2102膏药软化点测定方法),升温速率约为每分钟5.0°C ±0.5°C,软化点应不低于76.0°C。同时本仪器也符合GB/T 8146-2003 松香试验方法中软化点测试要求。 一、主要技术特点 1、采用电脑智能控制、激光自动检测、液晶触摸屏人机界面、丝杠步进电机升降等技术,具有升温线性,浴液搅拌均匀,自动完成试样检测等特点。是一款自动化程度高、测试快捷方便、测试结果准确可靠的松香软化点测定仪器。 2、仪器通过加热管溶液介质和松香加热,通过磁力搅拌器搅拌使烧杯内温度均匀,控制器采用插补算法控制输出,使介质按照5℃/分钟线性上升。试验环内的松香在升温过程中开始慢慢软化,当达到软化温度点时,试样环内的松香在钢球重力作用下呈水滴状缓慢下降,当两个试样环内的松香下降接触到下挡板时的温度平均值即为松香软化点温度。 3、仪器主要由机箱支架、触摸屏人机界面、丝杠升降系统、加热升温调节系统、激光检测系统、磁力搅拌系统等部分组成。 4、为方便试验操作和组件在烧杯内的平稳升降,设计了一款试验平台,试验组件悬挂定位在试验平台上,通过丝杠驱动试验平台及试验组件平稳下降并定位精准,实现对射激光的光柱柱贴近下挡板的上侧面。 5、试验过程有动画模拟显示,触摸操作,人机交互界面,更直观,更方便。 6、温度控制采用斜率插补算法,精准升温,程序控制,实时控温。 7、分体式磁力搅拌采用无极调速,温度更加均匀。 8、激光对射自动检测判断样品下落,抗干扰能力强,反应灵敏度高。 9、配备松香专用制样环,保证测试结果的准确性。 10、本产品荣获国家资质证书,编号为:软著登字第6089527号。 二、主要技术指标和参数 1、测量范围 A.试样软化点在80℃以下者,5℃~80℃(蒸馏水)。 B.试样软化点在80℃以上者,32℃~160℃(甘油)。 2、温度分辨率:0.1℃(偏差可修正)。 3、加热管功率:700W。 4、升温斜率:启动三分钟后,升温速率稳定在(5.0±0.5)℃/min。 5、烧杯尺寸:直径110mm,高度130mm。 6、测量样品数:同时测量2个试样。 7、搅拌器 :磁力搅拌,搅拌速度连续可调。 8、试验结果处理 200组数据存储。 9、存储的数据可液晶调取显示,也可U盘转存查看(.csv文件)。 10、可选配微型打印机打印结果。 11、通讯接口 RS-485通讯接口,ModBus协议。 12、外形尺寸 390mm×300mm×575mm(长×宽×高)。 13、工作电源 220±10%VAC/50Hz。 14、整机功率 最大800W。 15、整机净重 12.0Kg。 16、使用环境: A.温度:15℃~35℃且相对稳定,无明显空气对流现象; B.湿度:≤85%;
仪研智造(上海)药检仪器有限公司 2025-02-20
差示扫描量热仪
差示扫描量热仪是一种测量参比端与样品端的热流差与温度参数关系的热分析仪器,主要应用于测量物质加热或冷却过程中的各种特征参数:玻璃化转变温度Tg、氧化诱导期OIT、熔融温度、结晶温度、比热容及热焓等。
上海和晟仪器科技有限公司 2025-05-06
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