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高速照片照亮了金属的失效方式:事物如何变形和破裂对于工程师很重要,因为它可以帮助工程师选择和设计将用于构建事物的材料
2020年10月16日    阅读量:     新闻来源:中国玻璃网 meesm.com  |  投稿

事物如何变形和破裂对于工程师很重要,因为它可以帮助工程师选择和设计将用于构建事物的材料。


阿尔托大学和坦佩雷大学的研究人员已经将金属合金样品拉伸到了断裂点,并使用超快速相机对其进行了拍摄,以研究发生的情况。他们的发现有可能为材料变形研究开辟一条全新的研究领域中国玻璃网meesm.com

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当材料稍微拉伸时,它们会膨胀,而当拉伸停止时,它们会恢复为原始大小。但是,如果材料被拉伸很多,它们将不再返回其原始大小。这种过度拉伸被称为“塑性”变形。已经开始塑性变形的材料在进一步拉伸时的行为会有所不同,最终会分裂为两种。


某些材料-包括汽车和飞机等高科技应用中使用的轻质铝合金-当它们发生塑性变形时便开始发生不可预测的变形。研究人员有兴趣解决的特定问题称为Portevin-Le Chatelier(PLC)效应,材料中的变形带随着拉伸而移动。


这些带的运动会导致不可预测的变形,研究人员希望对它们的运动有更好的了解,以便能够更好地预测这些材料将如何变形。阿尔托研究小组的负责人米科·阿拉瓦(Mikko Alava)教授说:“有这些材料如何变形的模型,但是直到现在,它们还没有什么用。”


为了开发这种新模型,研究人员使用了非常高速的相机(用激光照射)来拍摄样品。一旦他们收集了这些数据,他们就能看到哪些理论模型适合该数据。他们发现,一种称为磁体的行为模型,称为ABBM模型,可以用来预测材料的变形,因为它们的变形非常好。


在材料科学中,ABBM模型已经很好地建立起来,用于描述磁体中磁化强度的变化。Alava教授说:“这项工作的理论艺术是认识到材料的哪些参数与ABBM模型的改进版本中的参数一致,然后通过收集大量的数据,我们能够展示如何将模型用于预测这些材料的变形。”科学进展。


“到目前为止,实验的时间分辨率还不足以与这种类型的模型进行比较。” 负责研究的博士生TeroM?kinen说。``变形带的运动先前已经进行了研究,特别是在材料科学界,但是人们确实需要看到细微的细节,以便能够显示出变形带在某种意义上类似于磁体的行为。''


坦佩雷大学Lasse Laurson副教授说:“非常引人注目的是,可以用相同的简单统计物理模型来描述两个明显不同的现象-磁体中的磁化强度变化和合金中的变形带传播。 ,谁参加了这项研究。


这项研究已经进行了很长时间,“我在2015年左右首次提出了总体思路,” Alava教授解释说,但是现在该模型已经显示出可应用于铝合金中的PLC效应,该小组有兴趣测试是否它适用于更广泛的金属合金。“材料中可能存在几种不同类型的PLC带,我们已经针对一种类型显示了它,现在我们要看看它是否适用于所有类型。


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