在高要求的应用,结构材料可以受到两个高温和同时的高应力。欧洲杯足球竞彩温度和应力在金属的组合常常导致取决于时间的塑性响应或蠕变,这很容易导致过早失效。
蠕变在温度可在微尺度进行,但通常是用散装规模标本研究。原位SEM微柱压缩使显微组织的特定区域,如单个晶粒,被靶向并允许变形机制的高分辨率表征。
许多负载的功能可以被用来表征依赖于时间的响应:蠕变,负载松弛或应变速率跳跃测试。从这些数据可以用来配合激活体积和能量,其示出了位错主导过程。
极详述变形处理的地图,如压力,温度,应变速率和晶粒取向的功能,可以以这种方式,这将有助于优化电流 - 和下一代材料设计设想。欧洲杯足球竞彩
本文概述了原位SEM微柱压缩试验的Ni基高温合金,IN718,在650℃下的,测试了三种类型的负载的功能被设计为探测时间相关的响应。
包括压力放松测试,1线性准静态负载和应变速率跳跃测试。2作为SEM的高真空有助于防止氧化材料在测试过程中,的利用原位SEM具有与高温测试更多的协同作用。
实验的程序
一种Hysitron PI 89 SEM PicoIndenter采用10微米金刚石平冲头和800°C加热选项进行测试。高温合金样品来自雷神技术研究中心
经电子背散射衍射(EBSD)证实,柱被加工成单个颗粒,并通过聚焦离子束制备。
安装在加热台上的样品如图1所示,以及三个测试支柱的位置和它们的负载功能。这些柱子直径约5微米,高10微米。
图1。实验概述:(a-c)三种不同的负载功能应用于(d)三个支柱,样品夹在样品加热器上,如图(e)和(f)所示
针尖和样品以每分钟30℃〜650℃的速率加热。对于每个柱负载的功能被示出沿着结果。
利用该方法进行了应变和应力计算摩擦的iQ分析应用,并可与扫描电镜视频制作并排应力应变视频。为了补偿柱推入基板,还应用了斯奈登校正。
结果与讨论
图2为1号柱在线性准静载荷作用下的结果。加载时间设置为5秒保持,10秒卸载50秒,速率为100纳米/秒。
图2。(a)柱1的真应力与真应变,(b)柱1的荷载和位移与时间。现场视频的帧也显示(c-f)。该柱在位移控制下承受线性准静载荷。图片来源:布鲁克纳米曲面
如图所示,即使在SEM真空的保护环境下,在测试过程中,氧化物也会从柱的外部脱落。氧化物的存在可以改变作用于位错的象力,并可能提供一些围压应力。
应力-应变响应是金属的特征,具有线性弹性斜率,直到荷载-位移曲线弯曲的屈服点。
在屈服点之后出现了零星的大载荷下降,这与在应变硬化很小或没有的表面上形成滑移台阶有关。根据测试后的图像,滑移看起来是多滑移。
从支柱2中的结果可以在图3中这可以看出进行三个载荷松弛,将其很好地进行到塑料制度。30秒的持续时间的三个独立的负载松弛被使用,在规定的位移的60%开始,以确保它们发生在塑料制度。
图3。(a) 2号柱的真应力与真应变,(b)荷载和位移与时间。现场视频的帧也显示(c-f)。在此基础上,对该柱进行了三个荷载松弛控制,在塑性诱导后位移控制保持恒定。图片来源:布鲁克纳米曲面
需要由于松弛循环之间重新加载少量,将其设定为100纳米。虽然整体应力 - 应变响应是相似的支柱1,负载松弛表明在支柱的取决于时间的塑性响应的一些细节。
热能为错位提供了进一步的机制,通过交叉滑移或在高温下攀爬绕过任何未指明的障碍。
每个负载松弛事件看起来具有比前一个稍低的斜率;这是因为存储位错相对于时间的不断减少密度的预期。
松弛速率略高于之前的循环终点,最初是在重新加载时,这表明一些额外的位错是在重新加载时引入的。
从支柱3中的结果可以在图4中可以看到,这柱子进行应变速率使用位移控制跳跃。
图4。(a)柱3的真应力与真应变,(b)柱3的荷载和位移与时间。现场视频的帧也显示(c-f)。该支柱进行了应变率跳跃试验,包括超过1.5个数量级的5次跳跃。图片来源:布鲁克纳米曲面
应变率跳变试验有5次跳变,应变率为1.5个数量级(应变率为0.007s)-1,0.0007s-1, 0.014年代-1, 0.0014年代-1, 0.07年代-1对应位移速率为100 nm/s、10 nm/s、200 nm/s、20 nm/s、500 nm/s)。
同样,整体应力-应变曲线与柱1和柱2相似,但应变率跳变期间发生的细节指示了随时间变化的塑性响应。正如预期的那样,可以看到更高的加载速率需要更高的应力。
为了确定应力-应变率,其拟合与激活体积有关,可以使用每个应变率之间的应力变化量。
图5比较了三根柱子的荷载-位移响应和应力应变。响应相似,屈服应力在500 ~ 700 MPa之间。
图5。(a)中的载荷 - 位移和(b)真应力对三个支柱真应变曲线的比较。图片来源:布鲁克纳米曲面
结论
在650°C条件下,三个高温合金支柱均成功使用了这三种负载函数。总体而言,应力-应变响应相似,但3号柱应变速率跳变和2号柱荷载松弛的利用表明塑性响应随时间而变化。
在较高的温度下可以看到大量的松弛和应变率敏感性,显示了普遍的热激活位错运动机制。
结果还表明Hysitron PI 89 SEM PicoIndenter是一种理想的方式,调查在高分辨率变形机制。
承认
*从RTRC的材料经能源的下奖号码署支持的工作基于DE-FE0031642。
参考文献
- 陈玮,闫燕,王旭,北村涛,宣方忠,2020。微尺度材料室温应力松弛的定量原位扫描电镜弯曲方法。欧洲杯足球竞彩实验力学,60(7),pp.937-947。
- Snel, J., Monclús, M.A., Castillo-Rodriguez, M., Mara, N., Beyerlein, I.J., Llorca, J. and Molina-Aldareguia, J.M., 2017. Deformation mechanism map of Cu/Nb nanoscale metallic multilayers as a function of temperature and layer thickness. JOM, 69(11), pp.2214-2226.
此信息已经来源,审议通过布鲁克纳米面提供的材料改编。欧洲杯足球竞彩
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