纳米晶粒度效应对铁动态结构与损伤的影响OA

晶粒度效应是影响金属材料动态力学性能的重要因素之一。以相变金属铁为研究对象,构建了拓扑结构与取向分布相同的不同纳米晶粒度的铁模型,旨在考察特定晶粒分布状态下的尺寸效应。分子动力学模拟结果表明,不同晶粒度模型在高应变率单轴压缩下均经历了弹性变形、α→ε相变和高压相塑性变形等阶段。在弹性变形阶段,晶界起到了一定的软化层作用,导致细晶模型的应力低于粗晶模型的应力;结构相变发生后,晶界对新相的塑性发展起到阻碍作用,使细晶模型应力高于粗晶模型应力。相变发生时,小晶粒的相变阈值更低,相变后的新相形成层错结构,而在较大晶粒中出现孪晶结构。随着应变增加,在大晶粒中观察到孪晶的消失及层错的重构过程。在高应变率拉伸下,大晶粒中晶界的剪切应变高度局域化,易形成连续剪切带,并优先成为裂纹拓展通道;晶粒细化后,晶界剪切逐渐转变为弥散化模式,有效裂纹拓展路径受到晶界网络的约束。晶界作用的转变导致损伤断裂强度随晶粒尺寸变化呈现出非单调的变化规律。