時(shí)間：2012年11月6日上午10-11:30
地點(diǎn)：浙大玉泉校區(qū)教12-118
面心立方金屬疲勞損傷與強(qiáng)韌化機(jī)制
張哲峰
中國(guó)科學(xué)院金屬研究所，沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家（聯(lián)合）實(shí)驗(yàn)室
摘 要
面心立方金屬是金屬材料家族中重要的成員，由于具有良好的加工與成型性，在工程中得到了廣泛應(yīng)用。本項(xiàng)研究首先從揭示各種典型面心立方金屬與合金的疲勞損傷微觀機(jī)制入手，系統(tǒng)地研究了各種典型面心立方金屬與合金的疲勞位錯(cuò)演化過(guò)程與形成機(jī)理，提出層錯(cuò)能是控制其具有不同位錯(cuò)組態(tài)的重要參數(shù)，同時(shí)也控制其最終疲勞開(kāi)裂難易程度；在此基礎(chǔ)上，揭示了雙晶體與多晶體中大角晶界與孿晶界面的疲勞損傷與開(kāi)裂機(jī)制，發(fā)現(xiàn)隨機(jī)大角晶界容易萌生疲勞裂紋，而各種孿晶界則相對(duì)難以萌生疲勞裂紋，并提出了孿晶界面萌生疲勞裂紋的臨界條件。通過(guò)對(duì)面心立方金屬滑移與孿生機(jī)制的認(rèn)識(shí)，通過(guò)向銅中加入不同鋁含量來(lái)降低其層錯(cuò)能，使其塑性變形機(jī)制逐漸以位錯(cuò)滑移為主向?qū)\生變形為主，發(fā)現(xiàn)在嚴(yán)重塑性變形條件下提高鋁元素含量（降低層錯(cuò)能）有利于銅鋁合金的晶粒細(xì)化，最終使其拉伸強(qiáng)度與延伸率具有同步提高的趨勢(shì)；與此同時(shí)，發(fā)現(xiàn)其疲勞極限也隨鋁合金含量增加而同步提高。由于層錯(cuò)能降低使其微觀組織結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，進(jìn)而提高疲勞裂紋萌生阻力，表現(xiàn)為疲勞延性指數(shù)的增加，在宏觀上由于強(qiáng)化作用而增加了其疲勞強(qiáng)度系數(shù)。在此基礎(chǔ)上提出通過(guò)控制面心立方金屬的層錯(cuò)能來(lái)改變其變形與損傷機(jī)制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高強(qiáng)度、延伸率和疲勞強(qiáng)度的目的。
張哲峰博士 簡(jiǎn)介：
男、1970年4月生，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員、博士生導(dǎo)師、副所長(zhǎng)；沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家（聯(lián)合）實(shí)驗(yàn)室主任助理、材料疲勞與斷裂研究部主任。1992、1995年獲西安交通大學(xué)材料科學(xué)與工程系學(xué)士、碩士學(xué)位；1998年獲中國(guó)科學(xué)院金屬研究所博士學(xué)位；2000年“全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)”獲得者、2004年中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”入選者、2006年國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、德國(guó)“洪堡獎(jiǎng)學(xué)金”獲得者和日本“科學(xué)振興會(huì)”資助研究員；國(guó)際強(qiáng)度委員會(huì)(ICSMA)委員、國(guó)際金屬機(jī)械疲勞委員會(huì)(ICMFM)委員、中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)理事、中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)疲勞分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)/理事、中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)青年委員會(huì)副主任/常務(wù)理事、Mater. Sci. Eng., A、Inter. J. Fatigue、《科學(xué)通報(bào)》與《金屬學(xué)報(bào)》刊物編委。
主要從事金屬材料力學(xué)行為、強(qiáng)韌化機(jī)制、疲勞損傷與壽命預(yù)測(cè)、斷裂機(jī)理與強(qiáng)度理論等方面研究工作。揭示了晶體學(xué)取向和層錯(cuò)能對(duì)面心立方金屬低周疲勞位錯(cuò)組態(tài)演化規(guī)律；揭示了具有不同晶界銅雙晶體的晶界疲勞開(kāi)裂機(jī)理，提出了孿晶界面疲勞開(kāi)裂的臨界判據(jù)；揭示了面心立方金屬與合金強(qiáng)韌化的層錯(cuò)能效應(yīng)，提出降低層錯(cuò)能可同步提高拉伸強(qiáng)度與延伸率，同時(shí)也提高其疲勞強(qiáng)度。從宏觀和微觀兩方面揭示了非晶合金材料拉伸與壓縮剪切斷裂的不對(duì)稱(chēng)性，歸納了各種非晶合金材料的一般性斷裂規(guī)律，通過(guò)對(duì)不同材料斷裂行為總結(jié)與力學(xué)分析，提出了一個(gè)新的統(tǒng)一拉伸斷裂準(zhǔn)則-橢圓準(zhǔn)則，將四個(gè)經(jīng)典斷裂準(zhǔn)則（最大正應(yīng)力準(zhǔn)則、屈特加準(zhǔn)則、米塞斯準(zhǔn)則和莫爾-庫(kù)侖準(zhǔn)則）有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)。
研究結(jié)果在Acta Mater.、Phys. Rev. Lett.、Prog. Mater. Sci.、Nature Mater.等SCI刊物上發(fā)表論文220余篇，被 SCI論文引用3300余次，單篇論文引用370余次，在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上作邀請(qǐng)報(bào)告20余次，部分研究成果獲“遼寧省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)”、遼寧省青年科技獎(jiǎng)。
