一、气液相变过程亚稳态体相内部界面分析(论文文献综述)
张本熙[1](2021)在《微结构表面湿润转变与传热特性的分子动力学研究》文中认为微结构表面在自清洁、防结冰、静电打印、流体减阻、微电子装置冷却以及冷凝换热等工业领域应用广泛。揭示液滴在微结构表面上的静态和动态湿润特性,进而通过外场实现微结构表面上可逆湿润转变以及传热强化,有助于进一步扩大微结构表面的应用范围。目前,传统实验和理论分析很难从分子角度揭示微结构表面上湿润行为和相变现象。这导致在分子层面上,微结构表面上的新问题和新机理尚不明晰。本文采用分子动力学方法模拟微结构表面上湿润行为和相变现象,研究内容包括三部分:(1)电场触发微结构表面上Cassie态和Wenzel态之间可逆湿润转变;(2)电场和热场下微结构表面静态和动态湿润特性;(3)微结构表面上蒸发和爆发沸腾现象。本文研究目的在于从微观角度揭示微结构表面动态湿润和相变过程之中蕴含的物理机理。同时,提出调控微结构表面湿润动力学和传热特性的有效方法,为微纳系统中微结构表面的应用提供坚实的理论基础。微结构表面上Cassie态和Wenzel态之间可逆湿润转变模拟表明,Cassie-Wenzel湿润转变的能量路径上有能障存在,这阻碍了 Cassie-Wenzel湿润转变的自发进行。施加电场可以移除能障并触发Cassie-Wenzel湿润转变。移除电场后,Wenzel-Cassie湿润转变的自发发生与Cassie-Wenzel湿润转变的能量路径相关。只有当Cassie-Wenzel湿润转变沿Wenzel态能量更高的路径进行时,Wenzel-Cassie湿润转变才能自发发生。利用可逆湿润转变可以拾取微结构表面上纳米颗粒,进而实现沾污壁面清扫。液膜断裂现象、纳米颗粒的内在湿润性、纳米颗粒与壁面之间的粘附力都与纳米颗粒拾取密切相关。受尺度效应影响,接触线扎钉导致纳米液滴在微结构表面上静态和动态湿润特性不同于宏观液滴,电场和热场的存在进一步加剧了微结构表面上纳米液滴和宏观液滴之间湿润特性的差异。当施加电场时,纳米液滴的静态接触角和铺展指数随电场强度和电场方向的改变并不一致。当施加热场时,纳米液滴的静态接触角总是随基底温度的增加而减小,而铺展指数随基底温度的增加而增大。当同时施加电场和热场时,纳米液滴剧烈蒸发现象的出现减弱了纳米液滴对电场强度和电场方向的敏感性。在高温微结构表面上,纳米液膜的相变模式并不唯一,其可能在壁面上蒸发也可能发生爆发沸腾。液膜相变行为受液膜湿润状态、液膜厚度、微结构内在湿润性及高宽比的影响。当基底温度恒定时,不同厚度液膜内导热热阻的差异导致更厚的液膜更容易发生爆发沸腾,而更薄的液膜更容易发生蒸发。微结构壁面越亲水,固液界面处的界面热阻越小,爆发沸腾的起始温度越低。当微结构内在湿润性和高宽比变化感应出纳米液膜初始湿润状态改变时,微结构和液膜之间换热面积和界面热阻的急剧变化使得Wenzel态纳米液膜比Cassie态纳米液膜更容易发生爆发沸腾现象。
付巳超[2](2020)在《基于细观力学方法的材料尺寸效应和相变-变形耦合研究》文中研究表明尺寸效应和相变-变形耦合作用是先进工程金属材料研发和应用过程中的两个典型的难题与挑战。针对这两个具有挑战性的问题,本文以316L不锈钢微丝和相变诱发塑性高熵合金(TRIP-HEA)为研究对象,分别通过研发新型试验装置进行试验和采用先进试验手段进行观测,揭示了两个问题的基本微观机制,并基于微观机制和混合定律提出了适宜的细观力学复合模型,从主导尺寸效应或TRIP辅助变形行为的特征“相”平均细观力学行为出发,分别实现了对尺寸效应和相变-变形耦合作用下的材料宏观机械性能的合理描述。这些研究成果为解决以上两个具有挑战性的问题提供了数据支撑和研究方法,有望广泛应用到工程实际中去。研制了一种可用于微型多轴循环力学行为测试的拉-扭疲劳试验机,并利用该试验机系统研究了不同直径和晶粒尺寸316L不锈钢微丝的拉伸、扭转、拉-扭循环和疲劳行为,揭示了微丝随着直径晶粒数目的减少而先后展现出“越小越弱”和“越小越强”两种截然相反的尺寸效应。基于内部晶粒和表面晶粒两“相”的等效细观力学行为,结合经典的Hall-Petch晶粒尺寸效应公式,提出了一个细观类比复合模型,揭示了由缺乏晶界强化所致的表面晶粒软化是“越小越弱”尺寸效应的主要微观机制,并对微丝的拉伸和扭转变形行为尺寸效应进行了合理的描述。进一步提出了一种考虑尺寸效应的多轴疲劳寿命预测模型,对微丝随直径减小而降低的多轴疲劳寿命实现了较好的预测。利用原位实时中子衍射,结合电子背散射衍射(EBSD)和超导量子干涉仪(SQUID)测量及热力学模型计算,揭示了微观结构、冷却温度和磁结构有序化共同作用对TRIP-HEA的亚稳态及热致相成分的影响,进而制得了具有不同FCC相热稳定性的不同初始相成分TRIP-HEA试样。进一步利用原位实时中子衍射对不同初始相成分TRIP-HEA试样在拉伸过程中的变形机制进行了深入探究,揭示了FCC相热稳定性对机械诱发相变与变形及其耦合作用的影响。TRIP-HEA的变形机制包括FCC相TRIP和位错滑移及HCP相孪晶和位错滑移。其中FCC相的持续相变和不断增多的HCP相的潜在应变硬化能力是TRIP-HEA表现出显着持续应变硬化的主要原因。基于相变和变形耦合行为的试验观测,提出了一个半经验两相细观复合模型。该模型在小应变下基于FCC相统一硬化行为、FCC/HCP两相应力约束和FCC相应力相关相变演化关系,在大应变下基于统一的宏观硬化行为,对不同热稳定性TRIP-HEA的应力应变行为进行了较好的描述。
廖仲尼[3](2020)在《亚稳态β-ZrTiAlV合金室温变形机制及力学性能研究》文中研究说明锆及锆合金拥有优异的抗空间辐照损伤、良好的抗原子侵蚀以及在交变温度场中能够保证结构稳定性的能力,具有作为航天航空以及深海探测领域活动构件材料的潜力。但传统锆合金普遍强度较低,难以满足活动构件材料对力学性能的要求。新型Zr Ti Al V系合金具有高强度、高塑性以及良好的加工性能等,是航空航天以及深海探测领域结构件材料的有力竞争者。但是,目前关于Zr Ti Al V系合金的研究主要是集中在合金的成分调控、制备工艺以及力学性能等方面,对Zr Ti Al V合金,特别是亚稳态的β-ZrTiAlV合金在变形过程中的马氏体相变、孪晶以及位错滑移等变形机制以及这些变形机制对合金力学性能的影响方面还没有系统的研究。本文通过系统研究不同变形方式、不同应变量、不同初始β晶粒尺寸以及不同α相含量下亚稳态β-ZrTiAlV合金的变形机制及力学性能演变规律,探索变形机制与力学性能之间的内在联系,对比分析引起变形机制和力学性能变化的原因,从而更加深刻地了解β-ZrTiAlV合金的变形行为,为新型Zr Ti Al V系合金的性能改善和未来服役提供了实验数据及理论支撑。本文以亚稳态β-ZrTiAlV合金为研究对象,综合采用电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)等表征技术,对亚稳态β-ZrTiAlV合金在不同变形方式、不同应变量、不同初始β晶粒尺寸以及不同α相含量条件下的变形机制和力学性能进行了系统研究。得到的主要结论如下:(1)在亚稳态β-ZrTiAlV合金单轴压缩时,首次观察到变形诱导β→α′、β→α′′马氏体相变和{1012}α′内部孪晶的变形机制组合。单轴拉伸时的变形机制为变形诱导β→α′马氏体相变、扭折带以及{1011}α′内部孪晶。其中,{1012}α′和{1011}α′内部孪晶均为变形诱导α′马氏体内的二次变形产物,它与变形诱导β→α′马氏体相变或者合金变形过程中的塑性变形应变协调有关。(2)首次在亚稳态β-ZrTiAlV合金中系统研究了变形诱导α′、α′′马氏体、{1012}α′内部孪晶以及剩余β相形貌随应变量增加的演变规律。其中α′马氏体分为三种不同形貌,即孪晶α′马氏体,非孪晶α′马氏体以及α′马氏体对。随着应变量的增加,非孪晶α′板条逐渐变宽并彼此合并,最终形成α′域。孪晶α′形貌从板条α′演变至孪晶板条α′至宽化孪晶板条α′,最终至{1012}α′孪晶相关的α′域。α′马氏体对中的进入α′撞击晶界并刺激相邻晶粒中输出α′的成核,然后进入和输出α′同时生长。变形诱导α′′马氏体形貌从细长的板条状到梯子状最终到90°旋转的域。剩余β相中的位错具有增殖和缠结的趋势。变形诱导马氏体相强化和剩余β相中的位错增殖和缠结强化使合金硬度增加。(3)随着初始β晶粒尺寸从36μm增加到267μm,亚稳态β-ZrTiAlV合金中双屈服现象逐渐消失,屈服强度逐渐增加,而延伸率和极限抗拉强度逐渐降低。同时,加工硬化率曲线从明显的抛物线演化转变为单调递减演化以及加工硬化效果逐渐减弱。随着初始β晶粒尺寸的增加,合金中的变形机制均为变形诱导β→α′马氏体相变、扭折带以及{1011}α′孪晶,但增加初始β晶粒尺寸会使变形产物尺寸增加,从而减少特殊边界的产生,弱化动态Hall-Petch效应。(4)随着α相含量从0%增加至42.4%时,亚稳态β-ZrTiAlV合金中的双屈服现象逐渐消失,屈服强度不断增加,延伸率逐渐降低,抗拉强度没有发生明显变化。同时,加工硬化率曲线从明显的抛物线演化转变为单调递减演化以及加工硬化效果逐渐减弱。这是由于随着α相含量的增加导致β相的稳定性逐渐增加以及β域的尺寸逐渐减小,使得变形机制由0~17.5%α相时的扭折带、变形诱发α′马氏体及{1011}α′内部孪晶共存演变为42.4%α相时的被完全抑制。
许元涛[4](2020)在《两类低碳马氏体合金钢中温析出相转变及其对力学性能的影响》文中研究表明大力发展超超临界燃煤火电与先进汽车制造技术,尽可能提高电厂效率与实现汽车轻量化,同时降低制造成本,是当前降低CO2排放最现实有效的途径。9-12%Cr与4-12%Mn低碳马氏体钢作为火电机组与先进高强汽车关键部件的候选材料,前者蒸汽参数(温度与压力)的提高主要受制于服役过程中亚晶粗化与有害相析出,后者强塑积的提高主要取决于热机械处理过程中亚稳奥氏体与析出相的耦合效果。低碳马氏体耐热钢在中温(500-650℃)服役过程中亚晶的稳定性主要由晶界析出相控制,各种类型析出相的相转变及相互耦合作用会严重影响亚晶稳定性与蠕变性能。中锰先进汽车钢在中温(450-700℃)热机械处理过程中亚稳奥氏体的稳定性受析出相的影响,各种类型析出相的相转变及其与马氏体相变/奥氏体逆相变的耦合作用会显着影响TRIP效应与强塑性。因此,这两类低碳马氏体钢的力学性能都与中温析出相转变息息相关,系统研究其中温相转变机制与调控相应微观组织是突破“蒸汽参数”与“强塑积”瓶颈的关键所在。本文选择了低碳马氏体钢中的两种典型代表即10.5%Cr耐热钢(X12Cr Mo WVNb N10-1-1)与9%Mn中锰钢(Fe-0.1C-9.12Mn-3.18Ni-1.31Al)作为研究对象,系统研究了这两类低碳马氏体钢的中温析出相转变行为,揭示了各类中温相转变的相互作用机制,并在中锰钢中利用中温析出相转变调控了亚稳奥氏体的稳定性与TRIP效应,根据实验结果建立了析出相转变与力学性能之间的关系。主要结果如下:对10.5%Cr耐热钢进行650℃长期时效,研究析出相的析出与溶解对相转变及力学性能的影响机制。研究结果发现:(1)在650°C时效18000h之前,由于Si和P在M23C6/铁素体界面偏聚,M23C6碳化物邻近区域形核的Laves相颗粒倾向于直接吞并相邻的M23C6碳化物,吞并过程优先沿着M23C6/铁素体界面开始,然后逐渐扩展到M23C6的中心,最后诱导形成粗大且形状不规则的Laves相颗粒。(2)在650°C时效33500h后,延伸率下降主要是由Laves相的两种不同的形核和长大机理以及较高的粗化速率(~32.0nm h1/3)引起的严重不均匀的且粗大的Laves相尺寸造成的。(3)在650℃时效40500 h后,M2(C,N)碳氮化物逐渐溶解诱导新形成大量纳米MX碳氮化物。MX的体积分数从40500 h增加到49500 h,不仅通过钉扎效应和析出强化来维持强度的稳定性,而且通过与Laves相之间对Si的激烈竞争而有效抑制了Laves相的快速粗化,从而有利于延展性。在650℃长期时效的后期(约9000 h),获得了不同寻常的强度和延展性的组合。对9%Mn中锰钢先进行冷轧然后进行中温配分与回火处理,研究Ni Al相的析出对相转变及力学性能的影响机制。发现配分处理时在相界面上保留一些Ni Al型纳米颗粒,在随后回火过程中可以通过纳米Ni Al相的钉扎效应有效地阻止界面从奥氏体向铁素体迁移,这有利于稳定奥氏体。另外,在回火过程中引入更多的Ni Al型纳米颗粒,则可以获得更硬的马氏体基体,可以在变形过程中有效“屏蔽”周围的奥氏体并降低奥氏体的转变速率。基于纳米Ni Al相对奥氏体稳定性的双重影响,在PT630样品中获得了强度(屈服强度:1108 MPa/最终抗拉强度:1241 MPa)和延展性(总伸长率:46.4%)的优异组合,并避免了Lüders带的出现。对9%Mn中锰钢先进行冷轧然后进行中温预回火与配分处理,研究亚稳态富Mn M12C的析出与溶解对相转变及力学性能的影响机制。利用晶内富Mn fcc M12C碳化物的析出与溶解诱导在马氏体晶粒内形成细小的奥氏体,形成的奥氏体中Mn元素呈梯度分布且Mn与C的含量比较高。以富Mn M12C为基础形核的奥氏体不仅机械稳定性更高,而且化学稳定性更高,有利于提高加工硬化率与延展性。两类低碳马氏体合金钢中的这些中温相转变行为及相互作用机制不仅为马氏体耐热钢在长期服役后期重新获得强度和延展性提供了借鉴,而且也使得在中锰钢中利用析出相调控奥氏体稳定性与优化TRIP效应成为可能。
齐璐[5](2020)在《Ti2448合金相变机制及行为的定量电子显微学研究》文中研究表明Ti-24Nb-4Zr-8Sn(wt.%,Ti2448)合金作为一种亚稳β钛合金具有优异的力学和物理性能,例如,低模量、良好的强度和塑性、高可恢复应变,同时具有可调的热膨胀系数,极好的生物相容性,适用于但不限于生物医学应用。合金所表现的性能通常与材料中的微观结构有关,微观结构的变化经常是由于合金体系中存在各种平衡相和非平衡相的相变引起的。合金最终表现的力学性能取决于其形变机制、微观组织以及结构与成分之间的相互作用。但目前由于这些独特性能的关键机制仍未研究透彻,使得该合金在特定应用中的优化受到了极大的限制。本文通过像差校正和原位透射电子显微技术对Ti2448合金时效和变形过程中的相变机制进行研究,同时为提高材料性能提供了新思路。Ti2448合金在循环加载过程中可以表现出高达3.3%的可逆应变。一般来说,材料的超弹性和形状记忆性能与该材料中的可逆马氏体相变有关。因此,研究材料中的可逆相变及其控制因素一直是材料学家和物理学家的研究热点。在本文中,通过透射电镜的原位拉伸试验在Ti2448合金中发现一种新的可逆菱方ω相变。在加载的过程中,母体β相的对称性从立方结构降低到菱方结构。在卸载外力后,菱方结构完全恢复到原来的母体β相结构。而且,菱方ω和β相之间的界面表现出约8个原子间距(2 nm左右)的连续转变特征。第一性原理显示出这个菱方ω相对应着β相到六方ω相转变路径上的一个亚稳相的状态。这个ω相的菱方对称性(P-3m1)和β与菱方ω相之间产生的连续过渡、无缺陷的界面结构保证了该可逆相变的发生。这一可逆相变的发现对材料超弹性和形状记忆性能的提高具有一定的意义。良好的强度和塑性的结合对材料的应用至关重要。这些性能与合金中的固态相变密切相关。理解这些相变过程中的结构演化对物理学和材料应用具有十分重要的意义。在本文中,结合原子分辨透射电子显微镜、原子分辨率能量色散谱和第一性原理计算,在Ti2448合金时效过程中从原子水平定量表征了一种连续的扩散位移β→α”→α转变。这种转变是通过伪调幅分解机制进行的,这种机制是在β基体成分涨落的辅助下,结构和成分同时向平衡态连续变化的过程。此外,生成相导致了析出相-基体之间的晶格失配,从而在析出相周围产生共格应变场。共格应变场的存在对时效后合金硬度的提高有显着的贡献。这些结果对于通过优化热机械处理工艺来调节合金的微观组织结构和提高材料的力学性能具有重要的意义。
高山[6](2020)在《纳米结构表面的液滴传输特性及相变过程研究》文中研究指明面对日趋严峻的能源和环境气候问题,发展高效的能源利用技术对我国经济社会的可持续性稳定发展至关重要。气液相变作为自然界中一种很常见也很有效的能量传递过程被广泛应用于涉及传质和热交换过程的工业设备中。增强气液相变的换热传质效率可以提高工业生产过程的能源利用效率,进而保证我国节能减排目标的实现。固体表面作为气液相变过程的发生载体,其属性会显着影响该过程的传热传质效率,因此设计和生产出能提高相变传热传质性能的工程化微纳结构表面极具研究和应用价值。本文针对发生于纳米结构表面上的液滴传输过程和气液相变过程,研究了其内部细节和机理,系统探讨了表面的物理化学性质对上述过程的调控作用。论文的主要结果及结论如下:(1)表面的粗糙结构会降低纳米液滴在动态铺展过程中的铺展速度,此外表面固相分数的减小会使得纳米液滴的静态润湿模式由悬浮的Cassie状态过渡为部分润湿PW状态,最终转变为完全浸润的Wenzel状态,纳米液滴的静态接触角也随之先增加后减小。(2)纳米液滴撞击表面过程中,其最大铺展时间与液滴撞击速度之间呈幂函数关系,最大铺展系数随液滴撞击速度和雷诺数以指数函数形式变化。此外,降低表面的固相分数不仅会减小液滴的最大铺展系数,还会提高其撞击回弹速度。最后,通过分析和修正各能量项和黏性耗散项,我们提出了一个能描述最大铺展系数和撞击速度之间关系的修正模型,该模型能够更加精确地预测纳米液滴的撞击行为。(3)纳米液滴的合并过程遵从惯性—有限黏性模式:液桥半径以幂函数形式进行扩展生长。纳米尺度的液滴在发生合并之后也可能会自弹跳离开表面,这取决于结构表面的物理化学性质:表面润湿性的降低和固相分数的减小会降低固液吸引力,因此表面对液滴施加的黏附功也随之减小,纳米液滴合并之后将会以较高的速度弹离表面。此外,液滴数目的增加,液滴初始尺寸的增加或液滴初始尺寸比的减小会使得纳米液滴合并后的跳跃速度和能量转换效率也随之降低。(4)纳米液滴在结构表面上的蒸发过程先后呈现固定接触角CCA、固定接触半径CCR和混合模式,在各模式中,钉扎力和去钉扎力的耦合作用会使得三相接触线产生移动收缩和钉扎黏附等行为。而蒸发诱导的CCA-CCR模式转变本质上是由液滴CassieWenzel润湿模式转变所引起的,并且它受表面结构尺寸和本征润湿性的影响:减小表面结构间距或者增强表面疏水性会延迟液滴CCA-CCR蒸发模式转变的发生,同时使得液滴具有较高的蒸发速率。(5)水蒸汽在纳米结构表面上的凝结过程中,凝结核倾向于在结构表面的低势能位置成核,其生长模式主要包括自然生长和合并生长:在自然生长阶段中,凝结核的尺寸随时间线性增长;在合并生长阶段中,小液滴间的相互合并会影响所形成大液滴的润湿模式,诱导液滴发生去润湿转变。此外,与均一润湿性结构表面相比,位置分布规律的成核机制配合珠状凝结模式会赋予混合润湿性结构表面更优秀的凝结传质性能,并且其凝结速率随着表面固相分数的增加而提升。结果说明合理地减小结构间距不仅能限制浸润Wenzel状态液滴的产生,还能提高结构表面的凝结传热传质效率。本文选取了生活生产过程中常见的物理现象,分别探究了发生在纳米结构表面上的液滴传输过程和气液相变过程,研究结果既加深了我们对这些现象的内部细节和机理认识,也能为结构表面设计和优化提供指导,具有较积极的研究意义。
王璐[7](2020)在《Ti-Zr-Hf-Nb-Al高熵合金相形成规律及变形机理研究》文中研究表明高熵合金打破了传统合金以一种或者两种元素为主的设计理念,是一种包含多种主要元素的新型合金。多种主要元素的协同作用使其具有较高混合熵,并延伸出许多优异的性能,如高强度/硬度,良好的耐磨性/耐蚀性,优异的高温强度以及低温韧性等。其中,亚稳态高熵合金以其优良的变形能力和独特的力学性能引起了研究人员的广泛关注。目前亚稳态高熵合金的研究仍然处于起步阶段,许多科学问题亟待解决。首先,由于亚稳态高熵合金主元较多且成分范围宽泛,难以通过传统计算方法进行设计;其次,目前尚缺乏对亚稳态高熵合金成分-组织-性能关系的系统研究;另外,独特的变形行为赋予亚稳合金形状记忆的特点,而关于亚稳态高熵合金在形状记忆效应方面的研究较为匮乏。本文以Ti-Zr-Hf-Nb-Al系富Ti高熵合金为研究对象,系统研究了高熵合金中元素含量对相组成的影响规律,利用机器学习成功预测出具有应力诱导相变特征的富Ti五元高熵合金,通过变形和热处理优化了合金的超弹性和力学性能,并系统研究了合金的变形行为及变形机理。首先,初步确定四元Ti-Zr-Nb-Al和Ti-Zr-Hf-Al合金体系中成分对相组成和力学性能的影响。在Ti-Zr-Nb-Al体系中,Nb和Al的含量都会影响亚稳β相的生成。当Nb和Al含量较少时,合金由亚稳的β相和α"马氏体相组成;当Nb含量较多时,铸态合金由稳定的β相组成;过量的A1会促进金属间化合物的生成,恶化合金力学性能。在(Ti2ZrHf)100-xAlx(x=12,14,16,18,20,at.%)体系中,A1起到弱定元素的作用,对合金相组成和力学性能具有重要影响。随Al含量的增加,合金相组成由HCP结构的α’相转变为正交结构的α"相,后转变为BCC结构的β相。当A1增加到20at.%时,亚稳β相的存在使合金在拉伸过程中发生了应力诱导马氏体相变。结合Ti-Zr-Nb/Hf-Al四元体系和亚稳钛合金数据,建立数据库,利用机器学习方法实现了 Ti-Zr-Hf-Nb-Al五元体系相组成预测,并预测了亚稳合金的存在范围。对部分预测结果进行实验验证,结果表明机器学习利用其优异的数据挖掘能力,可实现复杂多主元高熵合金的成分设计。基于机器学习对亚稳态五元高熵合金的预测结果,选取铸态Ti(ss-x)Zr20Hf15Ali(oNbx(x=l-9,at.%,简记为T-Nbx)合金作为研究对象,对其相组成、相稳定性、力学性能和变形机理展开了深入分析。Nb的添加促进了合金由HCP结构向BCC结构转变,且β相稳定性逐渐增强。对于含α’/α’+α〃相的T-Nbl-3合金,其所含六方相高度固溶强化,表现出高强度低塑性的特点。T-Nb4-8合金在拉伸过程中出现双屈服现象,其中T-Nb4合金发生自适应马氏体去孪晶过程,T-Nb5-8合金在拉伸过程中发生应力诱导β→α"马氏体相变。T-Nb9合金中β相稳定,拉伸过程中无双屈服和明显的加工硬化现象。研究了亚稳β相为主的Ti-Zr-Hf-Nb-Al合金的力学性能变化规律和变形机理。经不同温度退火后的T-Nb7合金完全再结晶,晶粒尺寸随退火温度的提高而增大。晶粒大小影响合金相变自由能,进而改变了合金的变形行为:具有较小晶粒的T-Nb7-800(800℃退火)合金在变形过程中先发生应力诱导马氏体相变,生成不同的马氏体变体,后续变形主要为马氏体变体发生重排;而具有较大晶粒的T-Nb7-900(900℃ 退火)合金在变形初期发生应力诱导β-,α"相变,随着应变量的增加,出现α"孪晶使合金具有优异的变形能力。研究了 Ti-Zr-Hf-Nb-Al高熵合金的超弹性及变形机理。发现经冷轧+900℃/0.5h热处理的T-Nb6合金同时具有良好的强度和超弹性,循环变形过程中最大可回复应变高达5.2%,且对应的最大拉伸应力达到900MPa。对经冷轧+800℃/0.5h退火的T-Nb5合金进行了同步辐射原位拉伸实验,结果表明:合金在拉伸过程中的超弹性是由可逆的B(?)α"相变引起的,超过一定变形量,马氏体变体发生重排,合金超弹性消失。
刘旋[8](2019)在《碳钢马氏体的精细结构》文中认为利用透射电子显微镜在纳米尺度上深入研究了碳钢Fe-C(0.05-2.0 wt.%)二元合金中淬火态马氏体组织的精细结构,发现淬火态孪晶马氏体组织实际是由非常细小的α-Fe晶粒构成。利用选区电子衍射和电镜原位回火观察深入研究了马氏体组织内部的孪晶结构特征以及回火过程中退孪晶行为特征,结果表明:1.孪晶马氏体组织中的孪晶属于典型的体心立方{112}<111>型孪晶,无论是孪晶结构的基体部分还是孪晶部分都是由1~2 nm大小的α-Fe细小晶粒构成。由于固态-固态相变的原因,这些细小的α-Fe晶粒都是从同一母相(奥氏体)晶粒中通过相变而成,因而相对于母相而言,它们具有几乎一样的晶体学取向分布,因而在电子衍射谱中呈现出单晶衍射特征。孪晶界面处存在同样细小颗粒的亚稳ω-Fe(C)相颗粒,该相具有六角结构,其点阵常数为aω-Fe=(?)aα-Fe;cω=(?)/2faα-Fe。该相与其密不可分的α-Fe之间存在特殊的取向关系,其晶体结构特征与其它体心立方金属和合金中的ω相极其相似。这种马氏体组织特征普遍存在于淬火态碳钢孪晶马氏体组织中,与碳含量多少无关。2.在低碳Fe-0.05C淬火态样品中,同样存在大量的体心立方{112}<111>型孪晶马氏体组织,其亚结构特征与高碳钢无甚差别。由于低碳合金中所对应的马氏体相变开始温度(Ms)点高,首先形成的孪晶马氏体组织,在其随后冷却至室温的过程中不可避免地经历了自回火而引起部分退孪晶过程。在超高碳合金中,Ms点低,退孪晶行为不明显,最初的马氏体组织特征得以完整保留,即孪晶马氏体组织。因此碳钢马氏体相变初生产物应该是体心立方{112}<111>型孪晶加上孪晶界面处的ω-Fe(C)相颗粒。3.各种碳钢组态的形成与孪晶马氏体组织的退孪晶行为密不可分,直接的电镜原位回火观察表明,从室温至200℃,孪晶马氏体组织未发生明显的变化;但在200~250℃之间,孪晶界面上的ω-Fe(C)相颗粒瞬间转变成渗碳体,并且颗粒度明显增大。同时,孪晶结构的基体和孪晶中的细小α-Fe晶粒发生瞬间粗化,类似于再结晶行为。这一过程伴随着孪晶结构的消失,即退孪晶过程。各种碳钢组态与退孪晶过程发生的温度和时间密不可分。上述研究结果,特别是孪晶马氏体组织是由细小α-Fe颗粒构成,将使我们对钢铁马氏体相变过程钢铁材料中一个重要基础理论,即马氏体相变过程,有一个更加深刻的认识。从而对钢铁组织的演变过程有一个更全面的了解和掌控,可以有效改变生产工艺和控制微观组织达到最佳性能的目的。由于ω相在体心立方金属体系中的普遍存在性,因而这些研究结果可以推广到其它金属及合金中,而不仅限于碳钢。
郭振江[9](2019)在《流体中纳米气态结构性质的理论与模拟研究》文中研究表明实验发现,在流体中存在大量的纳米级气态结构,如界面、主体相纳米气泡及微米气盘等。这些气态结构展现出超强的稳定性,并被证明在很多领域有着很重要的潜在应用,如矿物的浮选,流体的滑移,药物的定向运输,动植物的养殖等。在过去的几十年里,关于纳米气态结构的研究非常广泛,但是,很多问题依旧充满争议,如界面纳米气泡在各种影响下表现出的特殊性质,主体相纳米气泡与微米气盘的热力学稳定性机理,还远远没有被大家所理解。于是,本论文针对流体中纳米气态结构的性质,通过使用计算机模拟及理论分析手段来进行研究,研究内容主要包括:1.原子力显微镜(AFM)探针与界面纳米气泡相互作用的研究。本研究使用约束晶格密度泛函理论系统地探究了 AFM探针与表面纳米气泡之间的相互作用,且从探针的润湿属性与形貌来分析讨论。大体来说,研究获得的力曲线定性地与实验上测得的力曲线相一致。模拟中还观察了在亲疏水探针不同路径下气泡的形变状况。对于亲水探针,气泡主要展现出一个弹性作用。对于疏水探针,气泡的粘性作用占据了主导地位。该模型抓住了探针-气泡相互作用的本质因素,可以为将来如何设计更精准的AFM探测实验提供建议。2.在欠饱和液相中界面纳米气泡的研究。本研究使用约束晶格密度泛函理论来探究液相饱和程度对于纳米气泡稳定性的影响,从而寻求在欠饱和环境中发现热力学稳定纳米气态结构存在的可能性。通过理论计算预测出在欠饱和液相中存在一种新型的稳定界面纳米气泡,它拥有一个负曲率的气液界面,以至于其可能不太容易在实验上被原子力显微镜探测到。研究发现,这种凹纳米气泡和传统界面纳米气泡相比有一些相似的性质:它们也需要接触线锚定作用来维持热力学亚稳状态;它们的接触角与气泡尺寸有关,但和基底的化学性质无关;凹气泡的曲率半径与液相化学势相关,但与锚定半径无关。最后,本研究提供了几种可能出现稳定凹纳米气泡的基底介质。3.在锚定纳米气泡内纳米液滴形成与转变的研究。这部分使用分子动力学模拟方法,探究了纳米气泡内部难溶性溶质在锚定纳米气泡波动影响下的相变行为。研究发现,随着气泡外压或气泡内溶质分子数目的变化,气泡内部会出现三种不同状态:稳定气相状态,稳定液滴状态以及液滴生成-消融的波动状态。这里同时也探究了气泡波动与液滴波动的关系,发现纳米气泡拥有特殊的“呼吸效应”,而这是在宏观气泡内无法观察到的现象。而该效应是由于液滴的生成和消融波动产生的,而且,气泡的波动也会影响液滴的波动幅度。二者之间为耦合关系。4.均相气液转变成核:溶解气效应与蒸气效应的耦合研究。该部分结合理论和模拟,系统地考虑了纯流体和气体溶液中的气泡成核情况以及溶剂与溶质在成核过程中起到的作用。与纯流体中的气泡形成不同,二元混合流体中气体在成核中也会起到非常重要的作用。随着溶解气浓度的增高,或者溶剂过饱和度的增大,都会促进气泡核的产生,降低成核能垒。通过分子动力学模拟发现,当液相中气体过饱和度非常高时,气体分子的聚集在气核形成过程中起主要作用。此外,当模拟系统中具有有限的尺寸和固定的气体分子数时,主体相纳米气泡在模拟盒子中被证明是稳定的。但在真实环境下,如果没有任何杂质或其他影响因素,主体纳米气泡应该无法稳定存在。5.主体相纳米气泡稳定性机理的理论研究。主体相纳米气泡的稳定性可以归因于气泡表面富集的可溶性两亲分子,其能够降低气泡的表面张力,从而使得主体相纳米气泡稳定存在。本研究通过气体动力学扩散以及热力学压强平衡反馈两个方面,确定了可以稳定主体相纳米气泡的可溶性两亲分子浓度范围,与实验探究结果相一致。而且同时发现稳定的主体相纳米气泡的尺寸与溶液中气体过饱和度及可溶性两亲分子的浓度有关。6.表面上微米气盘稳定性机理的研究。在本研究中,用约束晶格密度泛函搭建的模型可以产生一个独立的微米气层结构,这个结构被基底上由一定数目的柱子表示的纳米级粗糙度所包围,脱离了这些柱子气态层不会稳定存在。但是,相邻柱子间围绕的气态结构相互之间的协同作用使得气层可以在一个很大的尺寸下(微米级)都处于稳定状态。也就是微米气盘结构。增加柱子的密度和高度有助于微米气盘的稳定。模拟同时还得出,如果在边界区域处的纳米级粗糙度足够大而在内部中心的粗糙度相对较小时,边界起主导作用,会产生一个很强的边界锚定效应使得纳米气泡更容易生成。另一方面,如果边界的粗糙度没有那么大,则边界的锚定作用就比较弱,此时比较容易产生微米气盘。
章呈昱[10](2019)在《基于扩散界面的多相流SPH模型及气液相变的直接数值模拟》文中认为气液相变广泛存在于自然现象和实际应用中。深入研究其现象和机理,具有重要的实际意义和科学价值。气液界面的处理是其中一个难点,尤其当研究尺度下降到界面厚度时,传统的突变界面法就会失效,因此需要一种能够描述连续密度梯度的扩散界面方法。另外,固壁面的湿润度对微尺度下的液体运动和相变也具有重要影响。本文将建立一种基于扩散界面的SPH多相流模型,与可变湿润度固壁面的边界处理方法,以实现气液相变的直接数值模拟。基于扩散界面的SPH模型采用了单组分的流体控制方程来描述气液两相的运动,以范德华方程作为真实流体的状态方程,并在动量方程中耦合Korteweg张量来实现气液相间的扩散界面。采用SPH粒子方法对拉格朗日形式的流体控制方程进行了离散,并对算法进行了优化。同时,提出了第二类边界条件模型,以及表面湿润度模型。通过双边表达形式,将固体壁面处理成带有一定扩散厚度的流固界面。采用多个基础算例,验证了该SPH模型在描述气液相变系统、第二类边界条件、变湿润度表面、以及流动问题等方面的准确性。基于该模型,我们研究了液滴在真空和低压下自发的气液分离过程,液滴在湿润度梯度表面上的自发融合过程,以及三维水膜在亲疏水壁面上的沸腾过程等问题。首先在不考虑边界条件的情况下,研究了过热液滴在真空或低压环境下自发的气液分离过程。归纳了液滴气化过程中的变化规律,发现了表面蒸发、内部成泡、破碎和闪蒸等四种不同的沸腾模式。从热力学角度解释了不同沸腾模式的相变机理,定性、定量地分析了各种沸腾模式的主要现象和主要特征,总结了这四种沸腾模式在不同流体温度和密度下的图谱分布。分析了液滴的初始形状、尺寸以及导热系数对沸腾模式的影响。接着采用壁面湿润度模型,研究了湿润度梯度表面上液滴自发的移动和融合过程。定量地分析了液滴移动过程中,湿润度对移动速度的影响,明确了液固界面上的表面张力与液滴移动的关系。研究了湿润度周期性变化的表面上液滴的融合过程,总结了变湿润度条件下液滴融合的主要规律,分析了温度改变和变湿润度的布置形式对于液滴融合的影响。最后,我们采用水的真实物性,直接数值模拟了三维液膜在亲疏水壁面上加热和沸腾的过程。通过局部加热和整体加热两种加热方式对该问题进行了研究。绘制了流体在密度-温度相图上的状态变化轨迹,解释了表面蒸发和膜态沸腾的不同机理,并对沸腾模式进行了区分。通过数值模拟的方法预测了临界热流密度(CHF),得到了与文献中实验结果相一致的结论。接着分析了流体厚度和加热方式对临界热流密度的影响,讨论了湿润性对沸腾的影响。发现在相对更亲水的表面上液体更容易发生膜态沸腾现象。在疏水表面上,蒸汽相更不稳定,在某些工况条件下可能出现“跳跃”现象,从而达到增强传热的效果。
二、气液相变过程亚稳态体相内部界面分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、气液相变过程亚稳态体相内部界面分析(论文提纲范文)
(1)微结构表面湿润转变与传热特性的分子动力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和研究意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 微结构表面湿润转变 |
1.2.2 微结构表面动态铺展 |
1.2.3 微结构表面相变传热 |
1.3 本文研究内容 |
1.4 本文创新点 |
第2章 分子动力学方法及模拟设置 |
2.1 引言 |
2.2 分子动力学基本原理 |
2.3 势能力场选取 |
2.4 初始几何模型 |
2.5 电场与热场施加方式 |
2.5.1 外部电场 |
2.5.2 外部热场 |
2.6 模拟过程设置 |
2.6.1 初始阶段 |
2.6.2 平衡阶段 |
2.6.3 动态湿润及传热相变阶段 |
2.7 本章小结 |
第3章 微结构表面湿润转变及清扫 |
3.1 引言 |
3.2 模型与模拟设置 |
3.2.1 模型 |
3.2.2 自由能计算 |
3.3 电场触发Cassie-Wenzel湿润转变 |
3.3.1 电场触发Cassie-Wenzel湿润转变机理 |
3.3.2 电场触发Cassie-Wenzel湿润转变影响因素 |
3.4 电场下可逆湿润转变及壁面清扫 |
3.4.1 清扫亲水纳米颗粒 |
3.4.2 清扫疏水纳米颗粒 |
3.5 本章小结 |
第4章 微结构表面静态和动态湿润 |
4.1 引言 |
4.2 模型与模拟设置 |
4.3 电场下微结构表面静态和动态湿润 |
4.3.1 电场强度 |
4.3.2 电场方向 |
4.3.3 内在湿润性 |
4.4 热场下微结构表面静态和动态湿润 |
4.4.1 基底温度 |
4.4.2 基底湿润性 |
4.4.3 基底粗糙度 |
4.5 双场下微结构表面静态和动态湿润 |
4.5.1 基底温度 |
4.5.2 电场强度 |
4.5.3 电场方向 |
4.6 本章小结 |
第5章 微结构表面蒸发和爆发沸腾 |
5.1 引言 |
5.2 模型与模拟设置 |
5.3 液膜厚度对爆发沸腾的影响 |
5.4 湿润性对爆发沸腾的影响 |
5.5 高宽比对爆发沸腾的影响 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
攻读博士学位期间参加的科研工作 |
致谢 |
作者简介 |
(2)基于细观力学方法的材料尺寸效应和相变-变形耦合研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 尺寸效应 |
1.1.1 现象和机理概述 |
1.1.2 316L不锈钢尺寸效应研究现状 |
1.1.3 研究方法 |
1.2 相变-变形耦合作用 |
1.2.1 现象和机理概述 |
1.2.2 研究方法 |
1.3 基于细观力学方法的复合模型 |
1.3.1 宏观、细观和微观模型概述 |
1.3.2 描述尺寸效应的细观复合模型 |
1.3.3 描述TRIP材料的细观复合模型 |
1.4 本文研究对象、研究内容和研究意义 |
1.4.1 研究对象及内容 |
1.4.2 研究意义 |
第2章 微型拉-扭疲劳试验机的研制及应用 |
2.1 微型拉-扭疲劳试验机的研制 |
2.1.1 试验机机体的设计与实现 |
2.1.2 试验机控制系统的设计与开发 |
2.1.3 试验系统的组装与调试 |
2.2 微型拉-扭疲劳试验机的多轴试验应用示例 |
2.2.1 多步扭转循环试验 |
2.2.2 拉-扭应变循环试验 |
2.2.3 多轴棘轮试验 |
2.3 本章小结 |
第3章 不锈钢微丝的尺寸效应及细观复合模型描述 |
3.1 不锈钢微丝试样制备 |
3.1.1 细晶微丝试样的制备 |
3.1.2 粗晶微丝试样的制备 |
3.2 不锈钢微丝单轴拉伸行为及尺寸效应 |
3.2.1 单轴拉伸试验 |
3.2.2 拉伸性能及尺寸效应 |
3.2.3 拉伸应变硬化及尺寸效应 |
3.2.4 拉伸变形微观结构 |
3.3 不锈钢微丝大变形扭转行为及尺寸效应 |
3.3.1 大变形扭转试验 |
3.3.2 扭转性能及尺寸效应 |
3.3.3 扭转变形微观结构 |
3.4 不锈钢微丝尺寸效应的机理和细观复合模型描述 |
3.4.1 尺寸效应的临界n值 |
3.4.2 尺寸效应的机理 |
3.4.3 “越小越弱”尺寸效应的细观复合模型描述 |
3.5 不锈钢微丝扭转和拉-扭循环行为及尺寸效应 |
3.5.1 细晶微丝扭转和拉-扭循环行为及尺寸效应 |
3.5.2 粗晶微丝拉-扭循环行为及尺寸效应 |
3.6 不锈钢微丝扭转和拉-扭多轴疲劳性能及尺寸效应 |
3.6.1 细晶微丝扭转和拉-扭多轴疲劳性能及尺寸效应 |
3.6.2 粗晶微丝扭转及拉-扭多轴疲劳性能 |
3.6.3 微丝扭转和拉-扭多轴疲劳尺寸效应和寿命预测 |
3.7 本章小结 |
第4章 TRIP-HEA的亚稳态研究 |
4.1 材料制备和试验手段 |
4.1.1 材料和试样制备 |
4.1.2 晶体微观结构和相变表征 |
4.1.3 磁结构转变表征 |
4.2 TRIP-HEA亚稳态的试验表征 |
4.2.1 退火过程中的微观结构演化 |
4.2.2 热循环过程中的HCP(?)FCC相变 |
4.2.3 热循环过程中的磁结构转变 |
4.2.4 不同初始相成分TRIP-HEA的机械行为 |
4.3 TRIP-HEA亚稳态的影响因素及对机械行为的影响 |
4.3.1 微观结构对亚稳态的影响 |
4.3.2 冷却对亚稳态的影响 |
4.3.3 磁结构转变对亚稳态的影响 |
4.3.4 亚稳态对机械行为的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 TRIP-HEA的相变-变形耦合行为及细观复合模型描述 |
5.1 拉伸试样和试验 |
5.1.1 试样制备 |
5.1.2 拉伸试验 |
5.2 TRIP-HEA的拉伸行为和变形机制 |
5.2.1 20%HCP TRIP-HEA拉伸行为和变形机制 |
5.2.2 不同初始相成分TRIP-HEA拉伸行为和变形机制 |
5.3 TRIP-HEA相变-变形耦合作用 |
5.3.1 相变对屈服应力的影响 |
5.3.2 相变对应变硬化的影响 |
5.3.3 FCC相硬化应力对相变的影响 |
5.4 TRIP-HEA相变-变形耦合行为细观复合模型描述 |
5.4.1 小应变下的宏观应力计算 |
5.4.2 大应变下的宏观应力计算 |
5.4.3 计算结果及评价 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论及展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(3)亚稳态β-ZrTiAlV合金室温变形机制及力学性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 锆及锆合金的研究与发展 |
1.2.1 锆的研究与发展 |
1.2.2 锆合金的研究与发展 |
1.3 锆合金中的相组成及相变 |
1.3.1 锆合金中的相组成 |
1.3.2 锆合金中的扩散相变 |
1.3.3 锆合金中的马氏体相变 |
1.3.4 锆合金中的ω相变 |
1.4 β-Zr合金塑性变形机制及力学性能 |
1.4.1 β-Zr合金的塑性变形机制 |
1.4.2 不同变形机制对力学性能的影响 |
1.4.3 影响β-Zr合金变形机制的因素 |
1.5 研究内容及章节安排 |
2 实验材料与方法 |
2.1 合金成分及样品制备工艺 |
2.2 实验方案及方法 |
2.2.1 不同变形方式对亚稳态β-ZrTiAlV合金变形机制的影响 |
2.2.2 应变量对亚稳态β-ZrTiAlV合金变形组织的影响 |
2.2.3 初始β晶粒尺寸对亚稳态β-ZrTiAlV合金的影响 |
2.2.4 α 相含量对亚稳态β-ZrTiAlV合金的影响 |
2.3 分析表征方法及样品制备 |
2.3.1 光学显微技术 |
2.3.2 EBSD技术 |
2.3.3 TEM技术 |
2.3.4 XRD技术 |
2.4 本章小结 |
3 不同变形方式对亚稳态β-ZrTiAlV合金变形机制的影响 |
3.1 引言 |
3.2 单轴压缩条件下变形机制研究 |
3.2.1 初始组织表征 |
3.2.2 变形组织表征 |
3.3 单轴拉伸条件下变形机制研究 |
3.3.1 拉伸力学性能表征 |
3.3.2 变形组织表征 |
3.4 结果讨论与分析 |
3.5 本章小结 |
4 不同应变量对亚稳态β-ZrTiAlV合金微观组织形貌及力学性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 变形组织表征 |
4.2.1 变形诱导β→α′马氏体相变 |
4.2.2 变形诱导β→α′′马氏体相变 |
4.2.3 剩余β相 |
4.3 应变量对力学性能的影响 |
4.4 结果讨论与分析 |
4.5 本章小结 |
5 不同初始β晶粒尺寸对亚稳态β-ZrTiAlV合金变形机制及力学性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 初始β晶粒尺寸 |
5.3 初始β晶粒尺寸对力学性能的影响 |
5.4 变形组织表征 |
5.4.1 XRD表征 |
5.4.2 变形微观组织表征 |
5.5 结果讨论与分析 |
5.5.1 初始β晶粒尺寸对变形机制的影响 |
5.5.2 初始β晶粒尺寸对屈服强度的影响 |
5.5.3 初始β晶粒尺寸对加工硬化率的影响 |
5.6 本章小结 |
6 不同α含量对亚稳态β-ZrTiAlV合金变形机制及力学性能的影响 |
6.1 引言 |
6.2 合金热处理组织表征 |
6.3 α相含量对力学性能的影响 |
6.4 变形组织表征 |
6.5 结果讨论与分析 |
6.5.1 α相含量对变形机制的影响 |
6.5.2 α相含量对屈服强度的影响 |
6.5.3 α相含量对加工硬化率的影响 |
6.6 本章小结 |
7 结论与创新点 |
7.1 研究工作主要结论 |
7.2 研究工作的创新点 |
参考文献 |
附录 |
A 作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
B 学位论文数据集 |
致谢 |
(4)两类低碳马氏体合金钢中温析出相转变及其对力学性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 背景 |
1.2 低碳马氏体钢中的相 |
1.2.1 马氏体耐热钢中的相 |
1.2.2 中锰钢中的相 |
1.3 低碳马氏体钢中的相转变 |
1.3.1 耐热钢中的相变 |
1.3.2 中锰钢中的相变 |
1.4 低碳马氏体钢中析出相的强化效应与钉扎效应 |
1.4.1 耐热钢中析出相的强化效应与钉扎效应 |
1.4.2 中锰钢中析出相的强化效应与钉扎效应 |
1.5 低碳马氏体钢中各类中温相转变的相互作用机制 |
1.5.1 耐热钢中析出相的析出与溶解对相变的影响 |
1.5.2 中锰钢中析出相的析出与溶解对相变的影响 |
1.5.3 中锰钢中析出相的析出与溶解对Lüders带形成的影响 |
1.6 本文的研究内容和意义 |
1.6.1 现阶段研究中存在的问题 |
1.6.2 本文的研究内容和意义 |
参考文献 |
第二章 材料准备与实验方法 |
2.1 材料制备 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 组织表征方法 |
参考文献 |
第三章 M_(23)C_6碳化物的析出对相转变及力学性能的影响机制 |
3.1 引言 |
3.2 材料与实验方法 |
3.3 实验结果 |
3.3.1 M_(23)C_6碳化物、MX碳氮化物与Laves相的析出和长大行为 |
3.3.2 长期时效后位错、应变分布、晶格常数和亚晶的演变 |
3.3.3 长期时效后力学性能的变化 |
3.4 分析与讨论 |
3.4.1 M_(23)C_6碳化物、MX碳氮化物与Laves相的粗化行为 |
3.4.2 长期时效过程中塑性的非单调变化 |
本章小结 |
参考文献 |
第四章 亚稳M_2X相的析出与溶解对相转变及力学性能的影响机制 |
4.1 引言 |
4.2 材料与实验方法 |
4.3 实验结果 |
4.3.1 力学性能与沉淀相的析出行为 |
4.3.2 长期时效过程中沉淀相的演变 |
4.3.3 钉扎效应与强化机制 |
4.4 分析与讨论 |
本章小结 |
参考文献 |
第五章 纳米尺度Ni Al相的析出对中温回火及变形过程中相转变及力学性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 材料与实验方法 |
5.3 实验结果 |
5.3.1 力学性能 |
5.3.2 配分与回火(PT)过程中微观组织的演变 |
5.4 分析与讨论 |
5.4.1 强化机制 |
5.4.2 化学成分与晶粒尺寸对奥氏体稳定性的影响 |
5.4.3 纳米析出相对奥氏体稳定性的影响 |
5.4.4 纳米析出相的析出与溶解对Lüders带形成的影响 |
本章小结 |
参考文献 |
第六章 亚稳态富Mn M_(12)C碳化物的析出与溶解对相转变及力学性能的影响 |
6.1 引言 |
6.2 材料与实验方法 |
6.3 实验结果 |
6.3.1 预回火过程中亚稳碳化物的析出行为 |
6.3.2 配分过程中逆变奥氏体的形核与长大 |
6.3.3 力学性能 |
6.4 分析与讨论 |
6.4.1 亚稳碳化物的析出与溶解对奥氏体逆相变的影响 |
6.4.2 亚稳碳化物的析出与溶解对性能的影响机制 |
本章小结 |
参考文献 |
第七章 全文总结与研究展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 研究展望 |
创新点 |
作者在攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
致谢 |
(5)Ti2448合金相变机制及行为的定量电子显微学研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 钛合金的应用 |
1.3 纯钛的物理特性 |
1.4 钛的合金化元素和分类 |
1.5 钛合金中的固态相变 |
1.5.1 平衡相α相 |
1.5.2 平衡相β相 |
1.5.3 亚稳相 |
1.6 亚稳β钛合金的力学性能 |
1.6.1 超弹性及形状记忆效应 |
1.6.2 超弹性及形状记忆效应的分析技术 |
1.6.3 析出相强化 |
1.6.4 亚稳β钛合金的强化机制 |
1.7 本文的选题意义和研究内容 |
第2章 实验材料和方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 透射电镜原位拉伸实验方法 |
2.2.1 原位拉伸实验设备 |
2.2.2 原位拉伸样品制备 |
2.3 微观结构表征 |
2.3.1 电子与物质的相互作用 |
2.3.2 透射电子显微学(TEM) |
2.3.3 电子衍射技术 |
2.3.4 高分辨电子显微像(HRTEM) |
2.3.5 高角环形暗场像 |
2.3.6 X射线能量色散谱(X-ray energy-dispersive spectrometry,XEDS) |
2.3.7 电子能量损失谱(Electron energy-loss spectrometry,EELS) |
2.4 旋进电子衍射 |
2.5 LADIA定量应变分析 |
第3章 亚稳β钛合金中可逆位移相变及其超弹性机制研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.3 实验结果及讨论 |
3.3.1 循坏拉伸试验 |
3.3.2 变形产生的ω相表征 |
3.3.3 ω_T相的可逆性 |
3.3.4 ω_T相界面结构分析 |
3.3.5 理论分析 |
3.3.6 讨论 |
3.4 本章小结 |
第4章 亚稳β钛合金中扩散位移相变及其强化机制研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 样品制备 |
4.2.2 测量S值的几何算法 |
4.2.3 旋进电子衍射 |
4.2.4 纳米压痕实验 |
4.2.5 第一性原理计算过程 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 力学性能 |
4.3.2 时效过程中的结构演变过程 |
4.3.3 结构演变过程中结构与成分关系 |
4.3.4 析出相-基体界面应变分析 |
4.3.5 拉伸下析出相和β基体的剪切应变分析 |
4.3.6 讨论 |
4.4 本章小结 |
第5章 亚稳β钛合金中孪晶增韧的电子显微学研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.3 实验结果 |
5.4 讨论 |
5.5 结论 |
第6章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(6)纳米结构表面的液滴传输特性及相变过程研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号说明 |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 表面润湿及气液相变的研究现状 |
1.3 微纳结构表面的研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
2 纳米液滴的铺展润湿研究 |
2.1 引言 |
2.2 方法简介及模型构建 |
2.3 结果与讨论 |
2.4 本章小结 |
3 纳米液滴的撞击行为研究 |
3.1 引言 |
3.2 研究对象构建及说明 |
3.3 内外因素对纳米液滴撞击动力学特性的影响 |
3.4 纳米液滴撞击理论模型的修正 |
3.5 本章小结 |
4 纳米液滴的合并自弹跳行为研究 |
4.1 引言 |
4.2 纳米液滴的合并自弹跳过程 |
4.3 内外因素对纳米液滴合并动力学特性的调节作用 |
4.4 本章小结 |
5 纳米液滴的蒸发过程研究 |
5.1 引言 |
5.2 系统模型及方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.4 本章小结 |
6 纳米结构表面的凝结过程研究 |
6.1 引言 |
6.2 系统模型及方法 |
6.3 均一润湿性纳米结构表面的凝结过程 |
6.4 混合润湿性纳米结构表面的凝结过程 |
6.5 本章小结 |
7 总结和展望 |
7.1 全文工作总结 |
7.2 本文特色与创新之处 |
7.3 今后工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 作者在攻读博士期间发表的论文目录 |
附录2 攻读博士学位期间参加的学术会议 |
附录3 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
附录4 攻读博士学位期间所获荣誉和奖励 |
(7)Ti-Zr-Hf-Nb-Al高熵合金相形成规律及变形机理研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 高熵合金简介 |
2.1.1 高熵合金的定义 |
2.1.2 高熵合金的特点 |
2.2 高熵合金的相组成及预测 |
2.3 高熵合金的强化机理 |
2.3.1 固溶强化 |
2.3.2 析出强化 |
2.3.3 细晶强化 |
2.3.4 相变强化 |
2.4 应力诱导马氏体相变及应用 |
2.4.1 应力诱导马氏体相变原理 |
2.4.2 形状记忆效应和超弹性 |
2.5 含有亚稳相的合金的开发 |
2.5.1 d-电子合金设计 |
2.5.2 机器学习 |
3 研究内容和方法 |
3.1 研究目的和内容 |
3.2 研究方法 |
3.2.1 合金样品制备 |
3.2.2 晶体结构分析 |
3.2.3 显微组织表征 |
3.2.4 热分析 |
3.2.5 室温力学性能测试 |
3.2.6 高温力学性能测试 |
4 Ti-Zr-Nb/Hf-Al四元高熵合金相组成、稳定性及力学性能 |
4.1 引言 |
4.2 Ti-Zr-Nb-Al合金相组成及力学性能 |
4.3 Ti、Zr含量对Ti_(80-x)Zr_xNb_(10)Al_(10)合金组织和性能的影响 |
4.3.1 铸态组织及力学性能 |
4.3.2 600℃和700℃下的稳定性 |
4.4 (Ti4Zr4Nb)_(100-x)Al_x合金的相组成和力学性能 |
4.4.1 固溶态组织及力学性能 |
4.4.2 600℃和700℃下的稳定性及力学性能 |
4.5 Ti-Zr-Hf-Al合金相组成及力学性能 |
4.6 Ti_(44)Zr_(22)Hf_(22)Al_(12)合金高温稳定性和高温拉伸性能 |
4.6.1 组织结构和稳定性 |
4.6.2 高温力学性能 |
4.7 Al含量对(Ti2ZrHf)_(100-x)Al_x合金相组成和变形机理的研究 |
4.7.1 合金相组成及微观组织 |
4.7.2 力学性能 |
4.7.3 Al元素的β稳定作用 |
4.8 小结 |
5 基于机器学习Ti-Zr-Hf-Nb-Al高熵合金相组成预测 |
5.1 引言 |
5.2 数据库的建立和模型选择 |
5.2.1 数据库的建立 |
5.2.2 机器学习模型的选择 |
5.3 五元高熵合金相组成的预测和结果验证 |
5.3.1 亚稳相预测 |
5.3.2 预测结果的验证 |
5.4 与传统Bo-Md图的对比 |
5.5 小结 |
6 Ti-Zr-Hf-Nb-Al高熵合金相组成和变形机理 |
6.1 引言 |
6.2 Ti_(55-x)Zr_(20)Hf_(15)Al_(10)Nb_x合金相组成及微观组织变化 |
6.3 不同Nb含量合金相稳定性及相转变规律 |
6.3.1 相稳定性 |
6.3.2 相转变机制 |
6.4 不同Nb含量合金力学性能及变形机制 |
6.4.1 力学性能 |
6.4.2 变形机制 |
6.5 晶粒大小对Ti_(48)Zr_(20)Hf_(15)Al_(10)Nb_7力学性能的影响 |
6.6 Ti_(48)Zr_(20)Hf_(15)Al_(10)Nb_7合金变形机理 |
6.6.1 应力诱导马氏体相变 |
6.6.2 形变孪晶 |
6.6.3 晶粒大小对变形机理的影响 |
6.7 小结 |
7 Ti-Zr-Hf-Nb-Al高熵合金超弹效应与变形机理 |
7.1 引言 |
7.2 铸态Ti_(55-x)Zr_(20)Hf_(15)Al_(10)Nb_x合金的超弹性 |
7.3 冷轧-热处理对合金超弹性影响 |
7.4 合金超弹性变形机理 |
7.5 小结 |
8 总结 |
8.1 全文结论 |
8.2 创新点 |
8.3 工作展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(8)碳钢马氏体的精细结构(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 碳钢中马氏体组织的形貌和亚结构 |
1.1.1 马氏体的组织特征 |
1.1.2 马氏体组织的亚结构 |
1.2 马氏体相变的研究意义 |
1.3 马氏体相变的研究进展 |
1.4 钢中ω相的发现及其结构特征 |
1.5 研究目的 |
第二章 实验材料及方法 |
2.1 实验用钢及化学成分 |
2.2 热处理工艺 |
2.3 金相组织观察扫描电子显微镜观察 |
2.4 透射电子显微镜分析 |
第三章 超低碳板条马氏体的孪晶亚结构及板条形成新机制 |
3.1 引言 |
3.2 奥氏体化温度对Fe-0.05C样品水淬后组织结构的影响 |
3.2.1 Fe-0.05C样品1050℃水淬后的TEM观察 |
3.2.2 Fe-0.05C样品1200℃水淬后的TEM观察 |
3.2.3 Fe-0.05C样品1250℃水淬后的TEM观察 |
3.2.4 Fe-0.05C样品高于1300℃水淬后的TEM观察 |
3.3 孪晶界的迁移机制 |
3.4 板条的形成机制 |
3.5 本章小结 |
第四章 不同含碳量的淬火态碳钢马氏体的亚结构 |
4.1 引言 |
4.2 低碳钢的透射电子显微镜观察 |
4.3 高碳钢的透射电子显微镜观察 |
4.4 bcc结构与bct结构的差异与计算分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 孪晶马氏体组织中的纳米α-Fe晶粒结构 |
5.1 引言 |
5.2 中低碳钢孪晶马氏体组织中的纳米α-Fe晶粒观察 |
5.3 高碳钢孪晶马氏体组织中的纳米α-Fe晶粒观察 |
5.4 本章小结 |
第六章 孪晶马氏体精细结构的电镜原位加热观察 |
6.1 引言 |
6.2 透射电子显微镜观察下的淬火态显微组织 |
6.3 透射电子显微镜原位加热过程中碳化物的形成 |
6.4 透射电子显微镜原位加热过程中碳化物的长大 |
6.5 透射电子显微镜原位加热过程中α-Fe纳米晶粒的再结晶 |
6.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(9)流体中纳米气态结构性质的理论与模拟研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 气液相变的成核 |
1.2.1 经典成核理论 |
1.2.2 非均相成核 |
1.3 纳米气泡 |
1.3.1 界面纳米气泡 |
1.3.2 主体相纳米气泡 |
1.4 微米气盘 |
1.5 研究方法 |
1.5.1 分子动力学模拟 |
1.5.2 约束晶格密度泛函理论 |
1.6 论文研究的内容及意义 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 研究意义 |
第二章 原子力显微镜(AFM)探针与界面纳米气泡的相互作用 |
2.1 前言 |
2.2 模型与方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 不同AFM探针与界面气泡的相互作用 |
2.3.2 AFM探针形状的影响 |
2.4 结论 |
第三章 在欠饱和液相中纳米气泡存在的可能性探究 |
3.1 前言 |
3.2 模型与方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 在欠饱和液相中凹液面的纳米气泡 |
3.3.2 稳定凹纳米气泡所需的超强接触线锚定作用 |
3.3.3 凹纳米气泡的特征 |
3.3.4 会出现凹纳米气泡的典型基底 |
3.4 结论 |
第四章 纳米气泡中液滴形成-分散相转变的研究 |
4.1 前言 |
4.2 模型与方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 在纳米气泡内不同数量的客体分子的影响 |
4.3.2 状态的亚稳定性 |
4.3.3 纳米气泡的“呼吸”现象与两相波动的耦合以及纳米气泡的稳定性研究 |
4.3.4 对于气泡内形成纳米液滴的自由能分析 |
4.3.5 负的等温压缩系数以及纳米气泡的弹性 |
4.4 结论 |
第五章 均相气液转变成核:溶解气效应与蒸气效应的耦合 |
5.1 前言 |
5.2 理论分析 |
5.3 分子动力学模拟 |
5.3.1 纯溶剂下的气泡成核 |
5.3.2 气体溶液下的气泡成核 |
5.4 结论 |
第六章 主体相纳米气泡稳定性的理论研究 |
6.1 前言 |
6.2 理论分析 |
6.2.1 气泡内气体扩散动力学 |
6.2.2 压强负反馈机理 |
6.2.3 稳定的主体相纳米气泡的尺寸 |
6.3 结论 |
第七章 在粗糙表面上微米气盘的稳定性 |
7.1 前言 |
7.2 模型与方法 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 微米气盘的稳定机理 |
7.3.2 稳定微米气盘的发现 |
7.3.3 产生微米气盘与纳米气泡的不同起源 |
7.3.4 基底上不同类型的粗糙度的影响 |
7.3.5 模拟中气层结构和实验中微米气盘的相似点 |
7.4 结论 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
附录 中英文名词对照表 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者简介 |
导师简介 |
附件 |
(10)基于扩散界面的多相流SPH模型及气液相变的直接数值模拟(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
1. 绪论 |
1.1. 气液相变的工业背景 |
1.1.1. 沸腾换热 |
1.1.2. 沸腾爆炸 |
1.1.3. 悬浮等离子喷涂 |
1.2. 界面的处理方法 |
1.2.1. 突变界面 |
1.2.2. 扩散界面 |
1.2.3. 固壁边界 |
1.3. 数值模拟方法 |
1.3.1. 分子动力学 |
1.3.2. 格子玻尔兹曼法 |
1.3.3. 耗散粒子动力学 |
1.3.4. 光滑粒子流体动力学 |
1.4. 本文的主要内容和创新点 |
2. 相变和流体基本理论 |
2.1. 气液相变理论 |
2.1.1. 范德华状态方程 |
2.1.2. 系统的稳态、亚稳态和非稳态 |
2.1.3. 相变机制 |
2.2. 流体力学理论 |
2.2.1. Navier-Stokes-Korteweg方程 |
2.2.2. 第二类边界条件 |
2.3. 本章小结 |
3. SPH数值方法 |
3.1. SPH方法 |
3.1.1. 基本思路 |
3.1.2. 核函数的选择 |
3.1.3. 粒子近似 |
3.2. 控制方程离散 |
3.2.1. 离散形式 |
3.2.2. 密度、速度和能量方程的离散 |
3.3. 边界模型的离散 |
3.3.1. 第二类边界条件 |
3.3.2. 表面湿润度 |
3.3.3. 边界粒子布置 |
3.4. 数值算法 |
3.4.1. 粒子搜索法 |
3.4.2. 时间积分 |
3.5. 本章小节 |
4. 模型验证 |
4.1. 范德华流体 |
4.1.1. 初始设置 |
4.1.2. 液滴的气液分离 |
4.1.3. 表面张力 |
4.1.4. 饱和蒸汽压 |
4.2. 边界模型 |
4.2.1. 第二类边界条件 |
4.2.2. 表面湿润度 |
4.3. 流动问题 |
4.3.1. 圆柱绕流 |
4.3.2. 泊肃叶流动 |
4.4. 本章小结 |
5. 液滴沸腾的气液分离过程 |
5.1. 引言 |
5.2. 初始设置 |
5.3. 液滴状态的变化规律 |
5.3.1. 沸腾现象 |
5.3.2. 表面蒸发 |
5.3.3. 内部成泡 |
5.3.4. 破碎及爆炸 |
5.3.5. 闪蒸沸腾 |
5.4. 参数的影响 |
5.4.1. 液滴的尺寸 |
5.4.2. 液滴的初始形状 |
5.4.3. 导热系数 |
5.5. 结论 |
6. 变湿润度固壁面上液滴的自发运动 |
6.1. 引言 |
6.2. 液滴移动 |
6.2.1. 初始设置 |
6.2.2. 液滴的移动规律 |
6.3. 液滴融合 |
6.3.1. 初始设置 |
6.3.2. A型壁面液滴的融合规律 |
6.3.3. B型壁面液滴的融合规律 |
6.3.4. 温度与亲疏水的综合影响 |
6.4. 本章小结 |
7. 亲疏水固壁面上水的三维液膜沸腾 |
7.1. 引言 |
7.2. 初始设置 |
7.2.1. 导热系数的修正 |
7.2.2. 粒子及参数设置 |
7.3. 局部加热 |
7.4. 整体加热 |
7.4.1. 表面蒸发 |
7.4.2. 膜态沸腾 |
7.5. 临界热流密度 |
7.5.1. 整体加热的临界热流密度 |
7.5.2. 局部加热的临界热流密度 |
7.6. 亲疏水固壁 |
7.6.1. 湿润度的影响 |
7.6.2. 跳跃沸腾 |
7.7. 本章小结 |
8. 总结与展望 |
8.1. 全文总结 |
8.2. 工作展望 |
参考文献 |
作者简介 |
发表文章目录 |
四、气液相变过程亚稳态体相内部界面分析(论文参考文献)
- [1]微结构表面湿润转变与传热特性的分子动力学研究[D]. 张本熙. 华北电力大学(北京), 2021
- [2]基于细观力学方法的材料尺寸效应和相变-变形耦合研究[D]. 付巳超. 天津大学, 2020(01)
- [3]亚稳态β-ZrTiAlV合金室温变形机制及力学性能研究[D]. 廖仲尼. 重庆大学, 2020(02)
- [4]两类低碳马氏体合金钢中温析出相转变及其对力学性能的影响[D]. 许元涛. 上海交通大学, 2020(01)
- [5]Ti2448合金相变机制及行为的定量电子显微学研究[D]. 齐璐. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]纳米结构表面的液滴传输特性及相变过程研究[D]. 高山. 华中科技大学, 2020(01)
- [7]Ti-Zr-Hf-Nb-Al高熵合金相形成规律及变形机理研究[D]. 王璐. 北京科技大学, 2020(06)
- [8]碳钢马氏体的精细结构[D]. 刘旋. 大连交通大学, 2019(08)
- [9]流体中纳米气态结构性质的理论与模拟研究[D]. 郭振江. 北京化工大学, 2019(06)
- [10]基于扩散界面的多相流SPH模型及气液相变的直接数值模拟[D]. 章呈昱. 浙江大学, 2019(03)