金属学报  2007, Vol. 43 Issue (12): 1245-1250

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纳米孪晶铜力学性能和尺度效应的研究

吴波;魏悦广

中国科学院力学研究所

INVESTIGATION ON MECHANICAL PROPERTIES AND SIZE EFFECTS OF NANOCRYSTALLINE TWIN COPPER

Bo Wu;

中国科学院力学研究所

吴波; 魏悦广 . 纳米孪晶铜力学性能和尺度效应的研究[J]. 金属学报, 2007, 43(12): 1245-1250 .
, . INVESTIGATION ON MECHANICAL PROPERTIES AND SIZE EFFECTS OF NANOCRYSTALLINE TWIN COPPER[J]. Acta Metall Sin, 2007, 43(12): 1245-1250 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(1103 KB)   摘要: 采用基于机制的应变梯度塑性的传统理论(CMSG), 对具有不同尺寸的铜纳米晶粒及孪晶的应力--应变关系进行了有限元模拟. 在分析中提出了孪晶薄层强化带的概念并用粘聚力模型模拟晶界的滑移和分离现象, 给出了在单向拉伸条件下不同厚度孪晶薄层和不同材料参数对孪晶铜总体应力-应变关系的影响, 同时也给出了晶粒中孪晶薄层取向分布对孪晶铜应力-应变关系的影响. 数值模拟结果显示: 随着晶粒尺寸和孪晶薄层间距的减小, 应变梯度效应逐渐增强, 材料强化效果越明显; 孪晶薄层的取向分布对材料整体的力学性能有较大影响, 并且随着晶粒及孪晶薄层间距的减小, 孪晶薄层取向的影响也越来越小. 最后, 有限元计算结果与实验数据进行了对比分析. 关键词 ： Cu,  纳米孪晶,  力学性能,  尺度效应     Abstract：The stress-strain relations of nanocrystalline twin copper with different size grains and twins are studied by using FEM simulations based on the conventional theory of mechanism-based strain gradient plasticity (CMSG). The concept of twin lamellae strengthening zone is proposed in our analysis with a cohesive interface model to simulate grain-boundary sliding and separation. Roles of many material parameters affecting stress-strain curves of polycrystalline twin copper are studied in detail. Furthermore, the effects of both twin lamellar spacing and twin lamellar distribution on the stress-strain relations are investigated under tension loading. The numerical simulations show that: both the strain gradient effect and the material hardening increase with decreasing the grain size and twin lamellar spacing. The distributions of twin lamellae have a significant influence on the general mechanical properties, and the effect will become into small with decreasing the grain and twin lamellar spacing. Finally, the prediction results of FEM are compared with the data of several experiments. Key words： strain gradient plasticity    twin    size effect    FEM simulation 收稿日期: 2007-03-06      ZTFLH:  TG111.3   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 吴波 魏悦广 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2007/V43/I12/1245 [1]Lu L,Shen Y F,Chen X H,Qian L H,Lu K.Science, 2004;304:422 [2]Ma E,Wang Y M,Lu Q H,Sui M L,Lu L,Lu K.Appl Phys Left,2004;85:4932 [3]Shen Y F,Lu L,Lu Q H,Jin Z H,Lu K.Scr Mater,2005; 52:989 [4]Lu L,Schwaiter R,Shan Z W,Dao M,Lu K,Suresh S. Acta Mater,2005;53:2169 [5]Jin Z H,Gumbsch P,Ma E,Albe K,Lu K,Hahn H,Gleiter H.Scr Mater,2006;54:1163 [6]Hoagland R G,Kurtz R J,Henager C H.Set Mater,2004; 50:775 [7]Rao S I,Hazzledine P M.Philos Mag,2000;80A:2011 [8]Rao S I,Hazzledine P M.Scr Mater,1999;41:1085 [9]Huang Y,Qu S,Hwang K C,Li M,Gao H.Int J Plast, 2004;20:753 [10]Taylor G I.Proc Roy Sac London,1934;145A:362 [11]Taylor G I.J Inst Met,1938;62:307 [12]Gao H,Huang Y,Nix W D,Hutchinson J W.J Mech Phys Solids,1999;47:1239 [13]Qu S,Huang Y,Pharr G M,Hwang K C.Int J Plast, 2006;22:1265 [14]Swaddiwudhipong S,Hua J,Tho K K,Liu Z S.Int J Numer Methods Eng,2005;64:1400 [15]Hibbitt,Karlsson & Sorenson,Inc.ABAQUS/Standard User's Manual Version 6.2.2001 [16]Chen C R,Li S X.Mater Sci Eng,1998;A257:312 [17]Van der Sluis O,Schreurs P J G,Meijer H E H.Mech Mater,2001;33:499 [1] 郑亮, 张强, 李周, 张国庆. 增/降氧过程对高温合金粉末表面特性和合金性能的影响：粉末存储到脱气处理[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1265-1278. [2] 宫声凯, 刘原, 耿粒伦, 茹毅, 赵文月, 裴延玲, 李树索. 涂层/高温合金界面行为及调控研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1097-1108. [3] 张雷雷, 陈晶阳, 汤鑫, 肖程波, 张明军, 杨卿. K439B铸造高温合金800℃长期时效组织与性能演变[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1253-1264. [4] 张健, 王莉, 谢光, 王栋, 申健, 卢玉章, 黄亚奇, 李亚微. 镍基单晶高温合金的研发进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1109-1124. [5] 陈礼清, 李兴, 赵阳, 王帅, 冯阳. 结构功能一体化高锰减振钢研究发展概况[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1015-1026. [6] 李景仁, 谢东升, 张栋栋, 谢红波, 潘虎成, 任玉平, 秦高梧. 新型低合金化高强Mg-0.2Ce-0.2Ca合金挤压过程中的组织演变机理[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1087-1096. [7] 丁桦, 张宇, 蔡明晖, 唐正友. 奥氏体基Fe-Mn-Al-C轻质钢的研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1027-1041. [8] 袁江淮, 王振玉, 马冠水, 周广学, 程晓英, 汪爱英. Cr2AlC涂层相结构演变对力学性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 961-968. [9] 王宗谱, 王卫国, Rohrer Gregory S, 陈松, 洪丽华, 林燕, 冯小铮, 任帅, 周邦新. 不同温度轧制Al-Zn-Mg-Cu合金再结晶后的{111}/{111}近奇异晶界[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 947-960. [10] 吴东江, 刘德华, 张子傲, 张逸伦, 牛方勇, 马广义. 电弧增材制造2024铝合金的微观组织与力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(6): 767-776. [11] 张东阳, 张钧, 李述军, 任德春, 马英杰, 杨锐. 热处理对选区激光熔化Ti55531合金多孔材料力学性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 647-656. [12] 侯娟, 代斌斌, 闵师领, 刘慧, 蒋梦蕾, 杨帆. 尺寸设计对选区激光熔化304L不锈钢显微组织与性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 623-635. [13] 刘满平, 薛周磊, 彭振, 陈昱林, 丁立鹏, 贾志宏. 后时效对超细晶6061铝合金微观结构与力学性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 657-667. [14] 王寒玉, 李彩, 赵璨, 曾涛, 王祖敏, 黄远. 基于纳米活性结构的不互溶W-Cu体系直接合金化及其热力学机制[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 679-692. [15] 李述军, 侯文韬, 郝玉琳, 杨锐. 3D打印医用钛合金多孔材料力学性能研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(4): 478-488. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed