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纯锆基于位错的本构关系,包括温度效应。 (英语) Zbl 1144.74313号

总结:建立了单相hcp材料中多种滑移和孪晶模式的单晶本构关系。对于每种滑移模式,通过热激活恢复和碎片形成,位错布居明确地演变为温度和应变率的函数,相关硬化包括第四阶段。孪晶激活的基于应力的硬化定律通过其与滑移位错的相互作用解释了温度效应。为了针对宏观测量进行模型验证,将该单晶定律应用于粘塑性自洽(VPSC)多晶模型中,该多晶模型解释了织构演变,并包含用于孪晶再取向和形态的亚晶粒微观力学模型。滑移位错和孪晶位错通过定向霍尔刻蚀机制与孪晶界相互作用。对模型进行了调整,以预测钟控轧制纯锆在三种不同变形路径和四种温度(76K至450K)(准静态速率为10^{-3}1/s)下的塑性各向异性。该模型捕捉了随着温度降低从滑移主导变形到孪晶主导变形的转变,并确定了微观结构机制,如孪晶核化和孪晶滑移相互作用,这些机制需要未来的表征。

MSC公司:

74E15型 晶体结构
74F05型 固体力学中的热效应
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Akhtar,A.:锆基底滑移,金属学报。21, 1-11 (1973)
[2] Akhtar,A.:平行于c轴的锆单晶压缩,J.nuc。材料47、79-86(1973)
[3] Akhtar,A.:高温下锆单晶中的棱镜滑移,Met。变速器。6A,1217-1221(1975)
[4] Akhtar,A.:钴中的金字塔滑动,Scripta金属。10, 365-366 (1976)
[5] Akhtar,A。;泰特苏尼安:锆单晶的塑性变形,金属学报。19, 655-663 (1971)
[6] Argon,A.S。;Haasen,P.:fcc和金刚石立方晶体中大应变塑性流动后期的一种新的加工机制,金属学报。41, 3289-3306 (1993)
[7] Armstrong,R.W.:多晶h.c.p.材料的拉伸-韧性-脆性转变行为理论,应用于铍,金属学报。16, 347-355 (1968)
[8] Becker,R.:《关于非晶和结晶固体的可塑性》,Phys。Z.26、919-925(1925)
[9] 贝耶林,I.J。;Tomé,C.N.:《铜因应变路径变化而产生的机械响应瞬态建模》,《国际塑性杂志》23,640-664(2007)·Zbl 1110.74018号 ·doi:10.1016/j.jplas.2006.08.001
[10] I.J.Beyerlein、G.C.Kaschner、C.N.Tomé,2007年。纯锆在76K至450K温度下的塑性各向异性。摘自:《2007年塑性学报》,阿拉斯加,2007年6月2-7日。CD-ROM光盘。
[11] 布利什,R.C。;Jr.,T.Freeland:{1¯21&macr,2}上的位错速度\(13级)锌滑移系统,J.appl phys。40, 884-890 (1969)
[12] Boucher,N.A。;Christian,J.W.:《预应变对铌单晶变形孪晶的影响》,《金属学报》。20, 581-591 (1972)
[13] Burgers,W.G.:晶体的可塑性、弹性、可塑性和物质结构,73-127(1940)
[14] Busso,E.P。;Mcclintock,F.A.:B2型金属间化合物合金基于位错力学的晶体学模型,国际J塑性12,1-28(1996)
[15] Cazacu,O。;普朗基特,B。;Barlat,F.:六角密排金属的正交屈服准则,国际J塑性22,1171-1194(2006)·Zbl 1090.74015号 ·doi:10.1016/j.ijplas.2005.06.001
[16] Chen,S.R。;Iii,G.T.Gray:孪晶对zr本构响应的影响:实验和建模,J.phys。IV法国7,C3-741-C3-746(1997)
[17] Chyung,C.K。;Wei,C.T.:锌双晶体中变形孪晶的成核,Phil.mag.15,161-175(1967)
[18] Conrad,H.:电子显微镜和晶体强度,(1963年)
[19] 戴,Y。;维多利亚,M.:《变形F.C.C.金属中的缺陷结构》,Acta mater。45, 3495-3501 (1997)
[20] Dickson,J.I。;Craig,G.B.:锆的室温基底滑移,J.nuc。材料40346-348(1971)
[21] Dickson,J.I。;Robin,C.:锆中{11¯02}孪晶中滑移位错的结合,Mat.sci。工程11,299-302(1973)
[22] Dorn,J.E.,Mitchell,J.B.,1964年。六方封闭相单晶中的滑移机制。摘自:《高强度材料》,《第二届高强度材料——伯克利国际材料会议论文集》,第510-577页(第12章)。
[23] 邓洛普,J.W。;Brechet,Y.J。;莱格拉斯。;Estrin,Y.:基于位错密度的锆-4合金塑性变形建模,Mater。科学。工程A 443,77-86(2006)
[24] 埃斯曼,美国。;Mughrabi,H.:拉伸和循环变形期间位错的湮没以及位错密度的限制,Phil.mag.A 40,731-756(1979)
[25] 埃斯特林,Y。;Mecking,H.:基于单参数模型的加工硬化和蠕变统一现象学描述,《金属学报》。32, 57-70 (1984)
[26] 埃斯特林,Y。;托斯,L.S。;Molinari,A。;Brechet,Y.:大应变变形中所有硬化阶段的基于位错的模型,Acta mater。46, 5509-5522 (1998)
[27] Eyring,H.:粘度、塑性和扩散,作为绝对反应速率的示例,J.chem。物理学。4, 283-291 (1936)
[28] 费尔南德斯,J.V。;Vieira,M.F.:《多晶体变形混合模型的进一步发展》,Acta mater。48, 1919-1930 (2000)
[29] Fisher,E.S。;Renken,C.J.:ti、zr和hf中的单晶弹性模量和hcp到bcc的转换,Phys。修订版135,A482-A494(1964)
[30] 弗林,P.W。;莫特,J。;Dorn,J.E.:关于镁单晶中棱柱滑移的热激活机制,Trans。金属学会AIME 221148-1154(1961)
[31] Follansbee,P.S。;Kocks,U.F.:基于使用机械阈值应力作为内部状态变量的铜变形本构描述,Acta metal。36, 81-93 (1988)
[32] Friedel,J.:金属内应力和疲劳,(1959年)
[33] Friedel,J.:关于晶体的弹性极限,605-648(1963)
[34] 加伯,R.I。;金丁,I.A。;Yu,U。;舒宾,V.:铍单晶在4.2–900K温度范围内沿六角轴滑动,苏联物理。固态5,315-320(1963)
[35] Gilman,J.J.:固体流动的微观力学(1969)
[36] Gilman,J.J.:走向基于物理的位错速率定律,马特。科学。工程A 322126-131(2002)
[37] Haasen,P.J.:金属和半导体第四阶段加工硬化的细胞理论,Physique 502445-2454(1989)
[38] 赫希,P.B.:《金属的内应力和疲劳》,(1959)
[39] Hirth,J.P。;Lothe,J.:位错理论(1982)
[40] 卡什内尔,G.C。;C.N.Tomé。;贝耶林,I.J。;沃格尔,S.C。;布朗,D.W。;Mccabe,R.J.:孪晶在温度重新加载期间锆的硬化反应中的作用,Acta mater。54, 2887-2896 (2006)
[41] Klepaczko,J.R.:物理状态变量——动态塑性本构建模的关键,Nuc。工程设计。127, 103-115 (1991)
[42] 科克斯,U.F。;Mecking,H.:应变硬化的物理和现象学:FCC案例,Prog。材料。科学。48, 171-273 (2003)
[43] 科克斯,U.F。;Rollett,A.D.:《加工硬化阶段的回顾》,固态法。,1-18 (1994)
[44] 科克斯,U.F。;Argon,A.S。;Ashby,M.F.:滑移热力学和动力学,Prog。材料科学。19, 1-281 (1975)
[45] 科克,S。;Beaudoin,A.J。;Tortorelli,D.A.:第四阶段硬化的连续方法,材料学报。50, 1653-1667 (2002)
[46] 库宾,L.P。;Estrin,Y.:位错密度的演化和Portevin-lechatelier效应的临界条件,金属学报。马特。38, 697-708 (1990)
[47] Kuhlmann,D.:关于塑性变形理论,Phy。社会程序。64, 140-155 (1951) ·Zbl 0042.18505号
[48] Langford,G。;Cohen,M.:铁的严重塑性变形应变硬化,Trans。ASM 62623-638(1969)
[49] Lavrentev,F.F.:位错相互作用的类型是决定加工硬化的因素,Mater。科学。工程46,191-208(1980)
[50] Lebensohn,R.A。;Tomé,C.N.:模拟多晶体塑性变形和织构发展的自洽各向异性方法:在锆合金中的应用,金属学报。马特。41, 2611-2624 (1993)
[51] Li,J.C.M。;Chou,Y.T.:位错在流动应力-晶粒尺寸关系中的作用,Met。变速器。1, 1145-1159 (1970)
[52] 马德克,R。;Devincre,B。;Kubin,L.P.:从错位连接到森林硬化,物理学。版次出租。89, 255508-1-255508-4 (2002)
[53] Mader,S.:变形fcc和hcp金属单晶中亚结构的表面和薄层观察,183-229(1963)
[54] 马哈詹,S。;Williams,D.F.:《金属和合金中的变形孪晶》,国际金属杂志。第18版,第43-61页(1973年)
[55] 马赫什,S。;C.N.Tomé。;Mccabe,R.J。;卡什内尔,G.C。;贝耶林,I.J。;Misra,A.:基于子结构的硬化模型在铜加载路径变化中的应用,Metall。材料。事务处理。A 35,3763-3774(2004)
[56] Mannan,S.L。;Rodriguez,P.:镉变形行为的晶粒度依赖性,金属学报。23, 221-228 (1975)
[57] 马丁·J·L。;Reed-Hill,R.E.:多晶锆基底滑移扭结带的研究,Trans。金属soc.AIME 230,780-785(1964)
[58] Mccabe,R.J。;塞雷塔,E.K。;Misra,A。;卡什内尔,G.C。;Tomé,C.N.:织构、温度和应变对锆变形模式的影响,Phil.mag.86,3595-3611(2007)
[59] Meakin,J.D.,Petch,N.J.,1963年。金属力学行为中子结构的作用专题讨论会。ASD-TDR-63-234,AFSC,俄亥俄州赖特帕特森空军基地,243。
[60] 机械加工,H。;Kocks,U.F.:《流动和应变动力学》,《金属学报》。29, 1865-1875 (1981)
[61] 米尔斯,D。;Craig,G.B.:77至950K范围内锆-氧合金单晶的塑性变形,Trans。金属学会AIME 2421881-1890(1968)
[62] 蒙内,G。;Devincre,B。;Kubin,L.P.:六角形密堆积金属中棱柱滑移系及其相互作用的位错研究:在锆材料中的应用。52, 4317-4328 (2004)
[63] Mordehai博士。;阿什肯纳西,Y。;Kelson,I.:《铜中螺旋位错的动力学特性:分子动力学研究》,Phys。版本B 67,024112-1-024112-9(2003)
[64] 帕特里奇,P.G.:《六角形封闭金属的结晶学和变形模式》,《金属》。第12版,168-194(1967)
[65] 皮特斯,B。;Seefeldt,M。;特奥多休,C。;Kalidindi,S.R。;Van Houtte,P。;Aernoudt,E.:BCC多晶在应变路径变化过程中的加工硬化/软化行为:I.基于子结构和织构演变的综合模型,及其对IF钢在两阶段应变路径期间的应力-应变行为的预测,Acta mater。49, 1607-1619 (2001)
[66] Perlovich,Y。;Isaenkova,M。;费森科,V。;Grekhov,M。;于圣华(Yu,S.H.)。;Hwang,S.K。;Shin,D.H.:母亲。科学。马特论坛。科学。论坛,859-864(2005)
[67] 普朗基特,B。;Lebensohn,R.A。;Cazacu,O。;Barlat,F.:考虑到纹理发展和各向异性硬化的六角形材料的各向异性屈服函数,Acta mater。54, 4159-4169 (2006)
[68] Pontes,J。;Walgraef,D。;Aifantis,E.C.:《关于位错图案:速率方程方法中的多重滑移效应》,国际期刊《塑性》22,1486-1505(2006)·兹比尔1331.74039
[69] 普赖斯,P.B.:六角金属晶体中滑移、攀爬和孪晶的直接观察,电子显微镜和晶体强度(1963年)
[70] 普鲁斯特,G。;C.N.Tomé。;Kaschner,G.C.:六角材料变形过程中的纹理、孪晶和硬化演化建模,Acta mater。55, 2137-2148 (2007)
[71] Rapperport,E.J。;Hartley,C.S.:77、575和1075K下锆的变形模式,Trans。金属。Soc.AIME 218、869-876(1960年)
[72] Reed-Hill,R.E。;小W.A.Slippy;Buteau,L.J.:使用晶界旋转测定α-锆{1121}孪晶元素。金属。Soc.AIME 227,976-979(1963年)
[73] Reed-Hill,R.E。;Dahlberg,E.P。;Jr.,W.A.Slippy:室温下锆的一些滞弹性效应,由77K预应变引起,Trans。金属。Soc.AIME 2331766-1771(1965年)
[74] Reed-Hill,R.E。;Iswaran,C.V。;考夫曼(Kaufman,M.J.):阴极保护钛、Scripa金属中流动应力和应变率敏感性的幂律模型。马特。33, 157-162 (1995)
[75] Rollett,A.D。;科克斯,U.F。;斯托特,M.G。;Embury,J.D。;Doherthy,R.D.:大应变工作处理建模,J.met。39,A22(1987)
[76] Saada,G.:晶体的位错相互作用和塑性变形,651-663(1963)
[77] Saada,G.:晶体塑性中的动力学效应,Key eng.Mat.97–98275-286(1994)
[78] Salem,A.A。;Kalidindi,S.R。;Sematin,S.L.:变形孪晶引起的应变硬化{α}-钛:本构关系和晶体塑性建模,Acta mater。53, 3495-3502 (2005)
[79] Sarma,G。;Zacharia,T.:多晶材料弹粘塑性响应建模的集成算法,J.机械。物理学。固体47,1219-1238(1999)·Zbl 0982.74016号 ·doi:10.1016/S0022-5096(98)00105-7
[80] Seeger,A。;Mader,S。;Kronmuller,H.:电子显微镜和晶体强度,(1963年)
[81] 塞拉,A。;池塘,钢筋混凝土。;Bacon,D.J.:《h.c.p.金属中孪生位错结构和迁移率的计算机模拟》,《金属学报》。马特。39, 1469-1480 (1991)
[82] Song,S.G。;Iii,G.T.Gray:zr和ti中变形孪晶形核和生长的结构解释——I.重合位晶格(CSL)理论在h.c.p.结构中孪晶问题的应用。二、。孪晶过程中孪晶形态和缺陷反应的TEM研究。,金属学报。马特。43, 2325-2350 (1995)
[83] Song,S.G。;Iii,G.T.Gray:温度和应变速率对zr,Metal滑移和孪晶行为的影响。材料。事务处理。A 26,2665-2675(1995)
[84] 苏,P。;希金斯,G.T.:锆-氧单晶的变形,金属学报。16, 177-186 (1968)
[85] 斯托尔,J.F。;Poirier,J.P.:金字塔{112¯2}的电子显微镜研究\(3级)镁中的滑移,Phil.mag.25,1313-1329(1972)
[86] Stroh,A.N.:《脆性断裂和屈服》,Phil.mag.46,968-972(1955)
[87] Swann,P.R.:面心立方金属和合金中的位错排列,电子显微镜和晶体强度(1963年)
[88] Takeuchi,T.Y.:以身体为中心的立方金属高温型加工理论,J.phys。Soc.jpn公司。28, 955-964 (1970)
[89] N.汤普森。;Millard,D.J.:《镉中的孪晶形成》,Phil杂志,第43卷,第422-440页(1952年)
[90] C.N.Tomé。;Kaschner,G.C.:六角材料变形过程中的纹理、孪晶和硬化演化建模,Mater。科学。论坛495–497,1001-1006(2005)
[91] C.N.Tomé。;Lebensohn,R.A.:纹理和各向异性的自洽均匀化方法,工程材料的连续尺度模拟:基本原理、微观结构、工艺应用,473-499(2004)
[92] C.N.Tomé。;Maudlin,P.J。;Lebensohn,R.A。;Kaschner,G.C.:锆的机械响应。第一部分:多晶体本构关系的推导和有限元分析,Acta mater。49, 3085-3096 (2001)
[93] Tonda,H。;Ando,S.:温度和剪切方向对HCP金属中{1122}(langle 1123)滑移屈服应力的影响,金属。材料。事务处理。33A,831-836(2002)
[94] Walde,T。;Riedel,H.:hcp金属复杂变形过程建模的交互式纹理和有限元模拟,Mater。科学。论坛426–432,3679-3684(2003)
[95] 王振强。;贝耶林,I.J。;Lesar,R.:高应变率变形中的位错运动,Phil.mag.87,2263-2279(2007)
[96] 西湖,D.G.:锆孪生,金属学报。9, 327-331 (1961)
[97] Whelan,M.J.:面心立方金属中的位错相互作用,特别是不锈钢,Proc。罗伊。Soc.(伦敦)A 249、114(1959)
[98] Yapici,G.G.等人,正在出版。
[99] Yoo,M.H.:hcp金属中滑移位错与孪晶的相互作用,Trans。金属soc.AIME 2452051-2006(1969)
[100] Yoo,M.H。;Lee,J.K.:《h.c.p.金属和合金中的变形孪晶》,Phil.mag.63,987-1000(1991)
[101] Yoo,M.H.,Loh,B.T.M.,1970年。各向异性晶体中带状孪晶位错的结构和弹性特性。摘自:Simmons,J.A.,De Wit,R.,Bullough,R.(编辑),《错位理论的基本方面》。自然伯尔。站立。(美国)特别出版物317,第1卷,第479–493页。
[102] Yoo,M.H。;Wei,C.T.:六角密排金属的滑移模式,Phil.mag.14,573-587(1966)
[103] 于圣华(Yu,S.H.)。;Chun,Y.B.先生。;Hwang,S.K。;Shin,D.H.:通过等通道角挤压精炼的纯锆晶粒中微观结构演变的纹理发展和Monte-Carlo模拟,Phil.mag.85,345-371(2005)
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