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残余应力对压痕硬度的影响分析
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作者 薛河 贾宇磊 +1 位作者 路景智 王双 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第1期95-98,共4页
为了探究残余应力对压痕硬度的影响,本研究基于压痕硬度与残余应力的相关性,对不同拉伸和压缩应力状态下的316L奥氏体不锈钢进行了有限元模拟压入试验。结果表明:在(-200~200)MPa范围内,与无残余应力相比,残余拉应力状态下压痕硬度降低... 为了探究残余应力对压痕硬度的影响,本研究基于压痕硬度与残余应力的相关性,对不同拉伸和压缩应力状态下的316L奥氏体不锈钢进行了有限元模拟压入试验。结果表明:在(-200~200)MPa范围内,与无残余应力相比,残余拉应力状态下压痕硬度降低了17%,残余压应力状态下压痕硬度升高了6%。相对于残余压应力,压痕硬度对残余拉应力更为敏感。为验证数值模拟结果的准确性,对(0~200)MPa状态下残余拉应力对压痕硬度的影响进行了物理试验,结果在误差允许范围内。 展开更多
关键词 残余应力 压痕硬度 316L奥氏体不锈钢 有限元模拟 压入试验
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残余应力及电场对4H-SiC表面压痕硬度的影响
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作者 朱兴杰 章平 左敦稳 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第4期560-568,共9页
本文利用研磨加工得到不同表面残余应力状态的4H-SiC样品,采用激光拉曼光谱仪测量样品表面的残余应力,通过显微硬度计测量无电场和有电场时的样品表面压痕硬度。结果发现:与无残余应力相比,在-1.6~0 GPa的残余压应力状态下,样品表面压... 本文利用研磨加工得到不同表面残余应力状态的4H-SiC样品,采用激光拉曼光谱仪测量样品表面的残余应力,通过显微硬度计测量无电场和有电场时的样品表面压痕硬度。结果发现:与无残余应力相比,在-1.6~0 GPa的残余压应力状态下,样品表面压痕硬度最大升高了9.5%;对样品通入一定电流后,无残余应力样品的表面压痕硬度可下降约6%,有残余应力样品的表面压痕硬度可下降约13%。对-1.6~1.6 GPa不同残余应力状态的4H-SiC表面压痕硬度进行了有限元模拟分析,发现在0~1.6 GPa的残余拉应力最多可以使晶片表面压痕硬度下降5.8%。研究获得了4H-SiC表面残余应力、电场等条件与其压痕硬度的映射关系,为通过调控残余应力和施加电场降低工件表面硬度提供了理论依据。 展开更多
关键词 残余应力 电场 压痕硬度 4H-SIC 有限元模拟 拉曼光谱
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基于能量法计算材料的弹性模量和压痕硬度 被引量:9
3
作者 金宏平 陈建国 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期84-89,95,共7页
基于能量方法,采用量纲分析法和Π定理,分别推导了压痕功、压痕硬度与压痕参数和材料特性之间的无量纲函数;通过有限元仿真分析,建立了无量纲压痕硬度和压痕功之间的线性关系;根据卸载斜率和接触面积之间的线性关系,建立了压痕硬度和弹... 基于能量方法,采用量纲分析法和Π定理,分别推导了压痕功、压痕硬度与压痕参数和材料特性之间的无量纲函数;通过有限元仿真分析,建立了无量纲压痕硬度和压痕功之间的线性关系;根据卸载斜率和接触面积之间的线性关系,建立了压痕硬度和弹性模量的解析模型,再结合压痕的载荷-位移曲线,就可以计算得到材料的弹性模量和压痕硬度。结果表明:此方法能比较快速准确地计算出弹性模量和压痕硬度。 展开更多
关键词 能量法 弹性模量 压痕硬度
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对压痕硬度试验方法的分析研究 被引量:7
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作者 刘美华 王静 王东爱 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2005年第7期39-42,共4页
比较系统地分析了传统的布氏、洛氏、维氏、玻氏等七种常用压痕硬度试验法之间及它们与纳米压痕硬度试验法之间的异同,概括地分析了压痕硬度试验法研究的主要内容、现状及应用,讨论了压痕硬度试验法的研究重点———纳米压痕硬度试验法... 比较系统地分析了传统的布氏、洛氏、维氏、玻氏等七种常用压痕硬度试验法之间及它们与纳米压痕硬度试验法之间的异同,概括地分析了压痕硬度试验法研究的主要内容、现状及应用,讨论了压痕硬度试验法的研究重点———纳米压痕硬度试验法。这种试验方法主要是通过对卸载曲线的研究计算被测材料弹性模量及其它相关参数,它在薄膜材料及材料的微区域等方面的力学性能研究中表现出极大的优势。 展开更多
关键词 薄膜材料 力学性能 纳米压痕硬度试验法 弹性模量 硬度
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利用压痕硬度研究疲劳中材料表观塑性行为 被引量:1
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作者 叶笃毅 王德俊 +1 位作者 高峰 平安 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 1996年第2期150-154,共5页
应用显微硬度计测定了低周疲劳中正火45^#钢光滑试样的表面维氏显微硬度变化规律。随循环进行,硬度均值呈现初期减少,逐渐增大及后期再次减小3个阶段,硬度方差在整个寿命域内呈现出料大离散特征。
关键词 疲劳 显微微硬度 塑性状态 材料 压痕硬度 硬度
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莫来石基陶瓷材料的压痕硬度 被引量:1
6
作者 龚江宏 李建祥 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1996年第2期375-380,共6页
研究了莫来石基陶瓷材料的压痕硬度特性,以Frohlich等人提出的经验公式为基础,对实验数据进行了分析,提出了一种确定材料真实硬度的简便方法,并讨论了压痕弹性恢复对真实硬度实测值的影响.
关键词 压痕硬度 弹性恢复 莫来石基陶瓷 脆性陶瓷
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中阶梯光栅厚铝膜纳米压痕硬度尺寸效应测试与分析 被引量:2
7
作者 张宝庆 庞壮 +1 位作者 韦赟杰 于硕 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期341-344,共4页
为了明确中阶梯光栅厚铝膜硬度特性,从而为中阶梯光栅刻划刀具晶体结构设计奠定基础,对中阶梯光栅厚铝膜进行了纳米压痕硬度测试与分析,表征了厚铝膜硬度特性。首先,对厚铝膜进行纳米压痕试验并提取了试验数据,采用O&P法计算了其硬... 为了明确中阶梯光栅厚铝膜硬度特性,从而为中阶梯光栅刻划刀具晶体结构设计奠定基础,对中阶梯光栅厚铝膜进行了纳米压痕硬度测试与分析,表征了厚铝膜硬度特性。首先,对厚铝膜进行纳米压痕试验并提取了试验数据,采用O&P法计算了其硬度值。然后,通过对硬度值的拟合与分析,得出厚铝膜的硬度变化规律与宏观硬度值。实验与分析结果表明:中阶梯光栅厚铝膜在纳米压痕测试过程中会出现尺寸效应(0~0.2μm压深区间),并且不是单一随着压深增大而减小,而是呈现三个明显的变化区域,并且采用Almasri&Voyiadji模型表征了厚铝膜在压深为0~0.2μm区间的硬度变化特性。硬度值在压深为10~15 nm区间再次出现了三个明显变化区域;因此笔者对厚铝膜进行了金相试验与压入过程的接触分析,试验与分析结果表明:10~15 nm压深区域产生这种现象的原因是厚铝膜晶体发生了屈服。本研究具体表征了中阶梯光栅铝膜纳米压痕硬度尺寸效应变化规律,从晶体力学角度解释了极浅压深条件下硬度值变化的原因。 展开更多
关键词 中阶梯光栅 纳米压痕硬度 压痕尺寸效应
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基于能量的球压痕硬度的计算方法 被引量:2
8
作者 金宏平 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期735-738,共4页
采用Oliver-Pharr方法计算压痕硬度容易受到卸载斜率计算偏差的影响。为了提高压痕硬度计算的准确度,减小卸载斜率对压痕硬度的影响,假定最大压入深度下的接触半径与完全卸载后的压痕半径相等,根据Hertz接触理论,基于压痕功与压痕深度... 采用Oliver-Pharr方法计算压痕硬度容易受到卸载斜率计算偏差的影响。为了提高压痕硬度计算的准确度,减小卸载斜率对压痕硬度的影响,假定最大压入深度下的接触半径与完全卸载后的压痕半径相等,根据Hertz接触理论,基于压痕功与压痕深度的线性关系,建立了压痕硬度与压痕功的显式模型。压痕试验的结果表明,基于能量的压痕硬度计算方法能够有效提高压痕硬度计算的准确度,可以满足工程实际需要。 展开更多
关键词 能量法 球压痕 压痕硬度
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压痕硬度测试技术中计算方法的改进 被引量:1
9
作者 金宏平 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期21-25,共5页
基于Attaf和Jha等提出的理论,在Oliver-Pharr(OP)法计算压痕硬度的基础上,分别建立了卸载功、卸载斜率和压痕硬度之间的解析模型;用此模型计算得到了压痕硬度并与面积法计算的结果进行了对比分析,分析了卸载斜率和卸载功的计算误差对压... 基于Attaf和Jha等提出的理论,在Oliver-Pharr(OP)法计算压痕硬度的基础上,分别建立了卸载功、卸载斜率和压痕硬度之间的解析模型;用此模型计算得到了压痕硬度并与面积法计算的结果进行了对比分析,分析了卸载斜率和卸载功的计算误差对压痕硬度的影响。结果表明:卸载斜率的计算精度受数据采集误差的影响较大,以卸载功计算压痕硬度则可避免数据采集误差的影响;与OP法相比,以卸载功计算的压痕硬度与面积法得到的更为接近;卸载斜率计算误差对压痕硬度计算精度的影响大于卸载功计算误差的。 展开更多
关键词 卸载功 卸载斜率 微压痕 压痕硬度
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基于能量法的球压痕硬度测量及误差分析 被引量:1
10
作者 金宏平 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期39-42,共4页
计算压痕硬度的Oliver-Pharr方法容易受到卸载斜率计算误差的影响。为避免卸载斜率对压痕硬度的影响,假定最大压入深度下的接触半径与残余压痕半径相等,基于压痕功与压痕深度的线性比例关系,根据Hertz弹性接触理论,建立压痕硬度与压痕... 计算压痕硬度的Oliver-Pharr方法容易受到卸载斜率计算误差的影响。为避免卸载斜率对压痕硬度的影响,假定最大压入深度下的接触半径与残余压痕半径相等,基于压痕功与压痕深度的线性比例关系,根据Hertz弹性接触理论,建立压痕硬度与压痕功的显式数学模型。多段循环加卸载压痕试验结果表明,基于能量法的压痕硬度测量能够提高压痕硬度计算的准确度。 展开更多
关键词 能量法 球压痕 压痕硬度
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球压痕硬度基准装置研制
11
作者 刘吉萍 王敬涛 +1 位作者 崔园园 曾利民 《计量学报》 CSCD 北大核心 2020年第7期823-829,共7页
依据球压痕硬度量值定义,推导出了球压痕硬度基准装置中各量值的精度要求,并根据精度要求研制了球压痕硬度基准装置。介绍了装置的结构及控制系统的设计。实验结果表明:该装置具有量值溯源方便、计量性能稳定的特点,基准装置的扩展不确... 依据球压痕硬度量值定义,推导出了球压痕硬度基准装置中各量值的精度要求,并根据精度要求研制了球压痕硬度基准装置。介绍了装置的结构及控制系统的设计。实验结果表明:该装置具有量值溯源方便、计量性能稳定的特点,基准装置的扩展不确定度U rel=1.0%(k=2),优于JJG2019-1995《塑料球压痕计量器具》的规定要求,可在8.45~467.2 HB范围开展量值传递工作。 展开更多
关键词 计量学 压痕硬度 基准装置 压痕深度测量 不确定度
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基于数据驱动的球压痕硬度测量方法
12
作者 金宏平 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期72-76,共5页
由于压痕接触和材料变形的非线性,压痕硬度与压痕响应参数之间存在高度非线性特性。采用非线性拟合的方式存在一定的主观性,影响其适用场合。基于量纲分析方法和有限元仿真技术建立压痕硬度与压痕响应参数之间的关系数据集,利用Relief... 由于压痕接触和材料变形的非线性,压痕硬度与压痕响应参数之间存在高度非线性特性。采用非线性拟合的方式存在一定的主观性,影响其适用场合。基于量纲分析方法和有限元仿真技术建立压痕硬度与压痕响应参数之间的关系数据集,利用Relief算法进行数据降维,采用混合算法对ANFIS进行训练。建立了压痕硬度与压痕功、压痕深度、压痕载荷、卸载斜率等参数之间的映射关系。测试结果表明,该方法能够获得比较理想的压痕硬度辨识效果。 展开更多
关键词 压痕硬度 数据降维 ANFIS
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压痕硬度快速测量方法的研究
13
作者 金宏平 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期26-29,共4页
采用Oliver-Pharr方法计算压痕硬度时,需要获取完整的压痕加载、卸载曲线,因此,不能满足现场生产节拍的要求。为提高测量效率,基于Oliver-Pharr方法,推导出加载阶段的压头位移与压痕载荷平方根之间呈二次函数关系。通过数学变换,建立压... 采用Oliver-Pharr方法计算压痕硬度时,需要获取完整的压痕加载、卸载曲线,因此,不能满足现场生产节拍的要求。为提高测量效率,基于Oliver-Pharr方法,推导出加载阶段的压头位移与压痕载荷平方根之间呈二次函数关系。通过数学变换,建立压痕硬度与压头位移和压痕载荷平方根之间二阶导数的解析模型。试验表明,该方法能够获取较高精度的压痕硬度,提高试验效率,满足在线测量的要求。 展开更多
关键词 快速测量 压痕硬度 球压痕
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基于微压痕硬度的水蜜桃成熟度无损分级方法研究 被引量:3
14
作者 尚海涛 朱麟 +3 位作者 崔燕 林旭东 宣晓婷 凌建刚 《保鲜与加工》 CAS 2022年第7期1-8,共8页
以“湖景蜜露”水蜜桃为试验材料,研究了色泽参数、穿刺硬度与人工成熟度分级之间的对应关系,建立了成熟度的微压痕硬度分级法,并通过模拟物流试验研究了其对物流品质的影响。结果表明:水蜜桃非红色区域色泽参数a*、h°与穿刺硬度... 以“湖景蜜露”水蜜桃为试验材料,研究了色泽参数、穿刺硬度与人工成熟度分级之间的对应关系,建立了成熟度的微压痕硬度分级法,并通过模拟物流试验研究了其对物流品质的影响。结果表明:水蜜桃非红色区域色泽参数a*、h°与穿刺硬度的一致性较高,但着色对色泽分级法的干扰很大,色泽参数分级法较适用于低成熟度果实分级,而不适用于高成熟度。无论成熟度高低,微压痕硬度与穿刺硬度一致性都较高,呈显著性指数关系(R2=0.9312),微压痕硬度分级以下压距离0.5 mm为宜,不会对果实表面造成实质性损伤,成熟度区间接近等分,在44~69.6 g之间,有利于进一步等级划分。水蜜桃成熟度对物流品质有显著影响,成熟度越低,物流寿命越长,但过低成熟度的果实后熟后达不到正常成熟品质。微压痕硬度分级法提高了分级精准度,有利于调控果实后熟进程,提高物流品质,为水蜜桃成熟度无损分级和实际应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 水蜜桃 成熟度 无损分级 色泽 压痕硬度 物流品质
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纳米硬度技术在表面工程力学性能检测中的应用 被引量:13
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作者 张泰华 杨业敏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第24期2148-2151,共4页
结合纳米硬度技术测量各类薄膜和块体材料表层的纳米压痕硬度、弹性模量、断裂韧性、膜厚、微结构的弯曲变形,采用纳米划痕硬度技术测量各类薄膜和块体材料的粗糙度、临界附着力、摩擦系数、划痕横剖面。纳米硬度计是检测材料表层微米... 结合纳米硬度技术测量各类薄膜和块体材料表层的纳米压痕硬度、弹性模量、断裂韧性、膜厚、微结构的弯曲变形,采用纳米划痕硬度技术测量各类薄膜和块体材料的粗糙度、临界附着力、摩擦系数、划痕横剖面。纳米硬度计是检测材料表层微米乃至几十纳米力学性能的先进仪器,可广泛应用于表面工程中的质量检测。 展开更多
关键词 纳米压痕硬度 纳米划痕硬度 力学性能 表面工程
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表面变质层硬度的压痕表征方法 被引量:2
16
作者 徐广涛 孙博 +1 位作者 陈海宽 郑雪峰 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2021年第4期58-62,共5页
为了解决关键构件经表层改性后产生的表面变质层硬度参数难以测量的问题,提出了一种表面变质层硬度的压痕表征方法。根据硬度与深度的关系,使用连续压痕加载表征表面变质层硬度。只要压入深度超过表面变质层深度就能提取整个表面变质层... 为了解决关键构件经表层改性后产生的表面变质层硬度参数难以测量的问题,提出了一种表面变质层硬度的压痕表征方法。根据硬度与深度的关系,使用连续压痕加载表征表面变质层硬度。只要压入深度超过表面变质层深度就能提取整个表面变质层的硬度信息。通过ANSYS有限元仿真建立表面变质层-基体梯度模型,施加连续压痕,验证发现,表征出的硬度和真实硬度很接近。对18CrNiMo7-6合金钢进行渗碳热处理,并用该方法表征了热处理后的18CrNiMo7-6合金钢的表面变质层硬度。将测量结果与沿表面变质层侧面表征的显微硬度结果进行比较,发现2种方法得到的表面变质层硬度最大误差不超过6%。该方法能用来表征材料表面变质层的真实硬度场,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 压痕硬度 表面变质层 热处理 18CrNiMo7-6合金钢
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纳米级超显微硬度法对镉变形行为的研究
17
作者 郭士文 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期169-172,共4页
利用纳米级超显微硬度压痕法研究了具有六方密排结构纯Cd(9999%)的应力应变及加工硬化行为·根据载荷压痕贯穿深度的测量,证明了在Cd的压痕变形中存在弹性、弹塑性和完全塑性三个阶段,与每个阶段相对应在其载荷压痕... 利用纳米级超显微硬度压痕法研究了具有六方密排结构纯Cd(9999%)的应力应变及加工硬化行为·根据载荷压痕贯穿深度的测量,证明了在Cd的压痕变形中存在弹性、弹塑性和完全塑性三个阶段,与每个阶段相对应在其载荷压痕深度曲线上都出现一个斜率的改变,从而可以近似确定金属开始塑性变形的应力范围·其加工硬化指数是随着施加的最大载荷由5mN时的01增加到40mN时的03,这主要是和加载的速度有关并满足线性方程· 展开更多
关键词 压痕硬度 变形 超显微硬度 纳米级
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中阶梯光栅厚铝膜硬度计算方法修正 被引量:1
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作者 庞壮 张宝庆 孙立华 《制造技术与机床》 北大核心 2020年第7期76-79,107,共5页
为了排除Pile-up现象对真空镀制机刻光栅厚铝膜在纳米压痕测试硬度中的影响,获得中阶梯光栅铝膜准确硬度值,提出通过修正O&P法中接触投影面积的新硬度计算方法。首先,参照中阶梯光栅成槽深度,采用连续刚度测试模式,对中阶梯光栅厚... 为了排除Pile-up现象对真空镀制机刻光栅厚铝膜在纳米压痕测试硬度中的影响,获得中阶梯光栅铝膜准确硬度值,提出通过修正O&P法中接触投影面积的新硬度计算方法。首先,参照中阶梯光栅成槽深度,采用连续刚度测试模式,对中阶梯光栅厚铝膜进行压入深度为5μm的纳米压痕硬度测试。其次,对压痕位置进行SEM与AFM测试,结果表明厚铝膜在纳米压痕硬度测试中出现Pile-up现象。最后,对铝膜纳米压痕数据分析、提取,压痕隆起形貌复原等,证明接触面投影面积边缘为抛物线,进而对O&P法中接触投影面积的计算方法进行修正。结果表明:采用纳米压痕硬度测试方法,中阶梯光栅厚铝膜的硬度值随着压深增加而增加,采用修正接触投影面积的硬度修正计算方法获得的硬度值比传统O&P法所得硬度值减少40%左右。 展开更多
关键词 中阶梯光栅 厚铝膜 纳米压痕硬度 O&P法 接触投影面积
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矿渣对界面过渡区微力学性质的影响 被引量:12
19
作者 郑克仁 孙伟 +1 位作者 林玮 赵庆新 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期407-411,共5页
采用纳米压痕技术测试了矿渣取代水泥的质量分数分别为0%,30%,50%,80%时的混凝土中实际界面过渡区及邻近区域的纳米压痕硬度和弹性模量分布以了解矿渣对混凝土界面过渡区微力学性质的影响。试验结果表明:矿渣掺量为30%时,距集料表面25μ... 采用纳米压痕技术测试了矿渣取代水泥的质量分数分别为0%,30%,50%,80%时的混凝土中实际界面过渡区及邻近区域的纳米压痕硬度和弹性模量分布以了解矿渣对混凝土界面过渡区微力学性质的影响。试验结果表明:矿渣掺量为30%时,距集料表面25μm以内区域的弹性模量、纳米压痕硬度明显低于距集料表面25μm以外的区域,而当矿渣掺量达到50%时,弹性模量和纳米压痕硬度沿界面的变化不显著;随矿渣取代水泥质量分数的增加,基体与界面过渡区之间压痕硬度、弹性模量的差值降低,从而使界面过渡区得到强化。 展开更多
关键词 矿渣 界面过渡区 纳米压痕硬度 弹性模量
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TRIP1000钢显微组织及不同组织的变形行为 被引量:4
20
作者 熊自柳 蔡庆伍 +2 位作者 江海涛 唐荻 米振莉 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期19-22,共4页
采用纳米探针研究了TRIP1000钢中不同组织的纳米压痕硬度及变形行为。结果表明:热处理后该钢的显微组织由铁素体、贝氏体和残余奥氏体组成;贝氏体比铁素体和奥氏体开始屈服变形时的纳米硬度值高,承受的最大载荷约是铁素体和奥氏体的两倍... 采用纳米探针研究了TRIP1000钢中不同组织的纳米压痕硬度及变形行为。结果表明:热处理后该钢的显微组织由铁素体、贝氏体和残余奥氏体组成;贝氏体比铁素体和奥氏体开始屈服变形时的纳米硬度值高,承受的最大载荷约是铁素体和奥氏体的两倍;铁素体在屈服变形时的柯氏气团效应和不稳定的奥氏体在屈服变形时的应力松弛是造成TRIP1000钢屈服失稳的主要原因;稳定的奥氏体在应力松弛前发生了大量塑性变形,屈服失稳时的应变量处于宏观拉伸曲线的应变硬化阶段。 展开更多
关键词 TRIP1000钢 显微组织 变形行为 纳米压痕硬度
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