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尹冬弟副教授、硕士生倪然等在高水平期刊《Metall. Mater. Trans. A》发表研究论文

作者:倪然     审核:熊苏雅    日期:2021年11月29日 18:24   点击数:  

镁稀土合金相比传统镁合金往往具有更好的时效强化效果,业内普遍认为这是由于其柱面析出比通常的基面析出对位错滑移具有更好的阻碍作用。由于镁合金,尤其是镁稀土合金中存在多种滑移模式相互竞争,因此,揭示各独立滑移模式与析出相的交互作用逐渐成为近年来的研究前沿。然而,目前关于此问题的研究多基于模拟或Orowan计算,尚缺乏实验上的验证。事实上,最近有TEM分析表明,柱面析出相可以频繁地被位错切过,那么所有基于Orowan机制的计算结果可能都存疑。另一方面,即使是基于模拟,关于柱面析出相对基面<a>和二级角锥面<c+a>滑移的相对强化作用依然存在争议。因此,相关的实验及统计结果十分必要。此外,塑性变形不均匀性对金属的塑性和强度有重要影响,但目前学界对其了解十分有限。研究塑性变形不均匀性的分布以及探究其影响因素对于理解材料的变形及断裂行为非常关键

近日,我院副教授尹冬弟、研究生倪然、江志伟、杨武等,利用位错滑移迹线分析和EBSD取向差分析的方法,通过对比挤压态和时效态Mg-10Y合金,探究了在室温压缩变形过程中析出相对各变形模式及塑性变形不均匀性的影响。研究表明,①经过时效处理,主导滑移模式由二级角锥面<c+a>滑移转变为基面<a>滑移,因此可以认为这里的柱面析出相对前者的强化作用更加显著;②尽管大多数激活的滑移系具有较高的归一化Schmid因子,但是仍然有相当量的硬取向滑移系也被激活;③变形不均匀性(IGMGND密度)的程度和分布与能否观察到滑移迹线之间没有明显关系;④某晶粒中的变形不均匀性(GND密度)和它与周围晶粒的取向差有关。

该研究从统计的角度探究了柱面析出相对各个滑移模式的相对强化效果,有助于改进析出相-位错交互作用模型,为高稀土含量及含析出相的镁合金的研究提供了新的视角,同时加深了对镁合金塑性变形行为的理解。该研究成果以Investigation on Slip Activity and Plastic Heterogeneity of Aged Mg–10Y Sheets During Compression”为题发表在金属材料领域的高水平期刊Metallurgical and Materials Transactions A。论文合作者还包括南京理工大学周浩副教授,重庆大学郑江教授,上海交通大学王渠东教授。

论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s11661-021-06523-y

 

 

图片摘要:时效硬化/强化,析出相分布及形貌,GND密度与晶粒取向差之间的关系,滑移迹线分析示例及结果

该合金具有显著的时效强化效果,相比于初始挤压态,峰时效态Mg-10Y合金的屈服强度上升了63%。利用滑移迹线分析的方法,本研究分别统计了不同时效状态的样品中各滑移模式的激活规律。结果表明,在初始挤压态Mg-10Y中,二级角锥面<c+a>滑移占主导(42.3%),而基面<a>滑移仅占31.0%,一级角锥面<c+a>滑移占比21.2%。时效后,角锥面<c+a>滑移的比例大幅度下降(从~60%下降至~20%),而基面<a>滑移的比例大幅上升至~70%。该研究还利用EBSD取向差角分析的方法定量研究了变形不均匀性的分布规律及影响因素,发现晶粒中的变形不均匀分布及大小与该晶粒中能否观察到滑移迹线无关,与该晶粒和它周围晶粒的取向差有关。

感谢国家自然科学基金(5217112552071178)以及中央高校基本科研专项资金(2682020ZT114对本研究的资助。

作者简介:

倪然

西南交通大学,材料科学与工程学院,材料科学与工程专业2020级硕士研究生,主要研究方向为析出相对镁合金塑性变形机制的影响以及塑性变形不均匀性。曾获一等学业奖学金、中车株机奖学金,在著名期刊Mat. Sci. Eng. AMetall. Mater. Trans. A发表论文各1篇。

尹冬弟

尹冬弟,博士,西南交通大学副教授;主要从事镁合金塑性变形及成型、高性能轻合金开发等工作;主持国家自然科学基金2项、四川省科技项目2项,主持/主研“中国标准动车组镁合金技术应用”等横向课题多项;担任有色金属学报(中/英文版)、Journal of Magnesium and Alloys青年编委;长期担任Int. J. Plast.Metall. Mater. Trans. AMat. Sci. Eng. AJ. Magnes. Alloy.J. Mater. Sci. Technol.Mater. Charact.等期刊审稿人;获TMS 轻金属镁合金最佳应用论文奖;以第一/通讯作者在Int. J. Plast1篇)、Metall. Mater. Trans. A6篇)、Mat. Sci. Eng. A8篇)等金属材料领域高水平SCI期刊累计发表论文27篇(中科院114篇、28篇),h-index 22,引用1000余次(Google scholar);授权发明专利5项。

个人主页

https://faculty.swjtu.edu.cn/yindongdi

 

尹冬弟副教授、硕士生倪然等在高水平期刊《Metall. Mater. Trans. A》发表研究论文

2021年11月29日 18:24 194次浏览

镁稀土合金相比传统镁合金往往具有更好的时效强化效果,业内普遍认为这是由于其柱面析出比通常的基面析出对位错滑移具有更好的阻碍作用。由于镁合金,尤其是镁稀土合金中存在多种滑移模式相互竞争,因此,揭示各独立滑移模式与析出相的交互作用逐渐成为近年来的研究前沿。然而,目前关于此问题的研究多基于模拟或Orowan计算,尚缺乏实验上的验证。事实上,最近有TEM分析表明,柱面析出相可以频繁地被位错切过,那么所有基于Orowan机制的计算结果可能都存疑。另一方面,即使是基于模拟,关于柱面析出相对基面<a>和二级角锥面<c+a>滑移的相对强化作用依然存在争议。因此,相关的实验及统计结果十分必要。此外,塑性变形不均匀性对金属的塑性和强度有重要影响,但目前学界对其了解十分有限。研究塑性变形不均匀性的分布以及探究其影响因素对于理解材料的变形及断裂行为非常关键

近日,我院副教授尹冬弟、研究生倪然、江志伟、杨武等,利用位错滑移迹线分析和EBSD取向差分析的方法,通过对比挤压态和时效态Mg-10Y合金,探究了在室温压缩变形过程中析出相对各变形模式及塑性变形不均匀性的影响。研究表明,①经过时效处理,主导滑移模式由二级角锥面<c+a>滑移转变为基面<a>滑移,因此可以认为这里的柱面析出相对前者的强化作用更加显著;②尽管大多数激活的滑移系具有较高的归一化Schmid因子,但是仍然有相当量的硬取向滑移系也被激活;③变形不均匀性(IGMGND密度)的程度和分布与能否观察到滑移迹线之间没有明显关系;④某晶粒中的变形不均匀性(GND密度)和它与周围晶粒的取向差有关。

该研究从统计的角度探究了柱面析出相对各个滑移模式的相对强化效果,有助于改进析出相-位错交互作用模型,为高稀土含量及含析出相的镁合金的研究提供了新的视角,同时加深了对镁合金塑性变形行为的理解。该研究成果以Investigation on Slip Activity and Plastic Heterogeneity of Aged Mg–10Y Sheets During Compression”为题发表在金属材料领域的高水平期刊Metallurgical and Materials Transactions A。论文合作者还包括南京理工大学周浩副教授,重庆大学郑江教授,上海交通大学王渠东教授。

论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s11661-021-06523-y

 

 

图片摘要:时效硬化/强化,析出相分布及形貌,GND密度与晶粒取向差之间的关系,滑移迹线分析示例及结果

该合金具有显著的时效强化效果,相比于初始挤压态,峰时效态Mg-10Y合金的屈服强度上升了63%。利用滑移迹线分析的方法,本研究分别统计了不同时效状态的样品中各滑移模式的激活规律。结果表明,在初始挤压态Mg-10Y中,二级角锥面<c+a>滑移占主导(42.3%),而基面<a>滑移仅占31.0%,一级角锥面<c+a>滑移占比21.2%。时效后,角锥面<c+a>滑移的比例大幅度下降(从~60%下降至~20%),而基面<a>滑移的比例大幅上升至~70%。该研究还利用EBSD取向差角分析的方法定量研究了变形不均匀性的分布规律及影响因素,发现晶粒中的变形不均匀分布及大小与该晶粒中能否观察到滑移迹线无关,与该晶粒和它周围晶粒的取向差有关。

感谢国家自然科学基金(5217112552071178)以及中央高校基本科研专项资金(2682020ZT114对本研究的资助。

作者简介:

倪然

西南交通大学,材料科学与工程学院,材料科学与工程专业2020级硕士研究生,主要研究方向为析出相对镁合金塑性变形机制的影响以及塑性变形不均匀性。曾获一等学业奖学金、中车株机奖学金,在著名期刊Mat. Sci. Eng. AMetall. Mater. Trans. A发表论文各1篇。

尹冬弟

尹冬弟,博士,西南交通大学副教授;主要从事镁合金塑性变形及成型、高性能轻合金开发等工作;主持国家自然科学基金2项、四川省科技项目2项,主持/主研“中国标准动车组镁合金技术应用”等横向课题多项;担任有色金属学报(中/英文版)、Journal of Magnesium and Alloys青年编委;长期担任Int. J. Plast.Metall. Mater. Trans. AMat. Sci. Eng. AJ. Magnes. Alloy.J. Mater. Sci. Technol.Mater. Charact.等期刊审稿人;获TMS 轻金属镁合金最佳应用论文奖;以第一/通讯作者在Int. J. Plast1篇)、Metall. Mater. Trans. A6篇)、Mat. Sci. Eng. A8篇)等金属材料领域高水平SCI期刊累计发表论文27篇(中科院114篇、28篇),h-index 22,引用1000余次(Google scholar);授权发明专利5项。

个人主页

https://faculty.swjtu.edu.cn/yindongdi