Vol. 193 目錄
1. Machine learning based surrogate modeling approach for mapping crystal deformation in three dimensions
基于機器學習的替代建模方法,用于繪制三維晶體變形
2. Hydride formation in Ti6Al4V: An in situ synchrotron X-ray diffraction study
Ti6Al4V中氫化物的形成:原位同步X射線衍射研究
3. Atomic configurations of planar defects in μ phase in Ni-based superalloys
鎳基高溫合金μ相中平面缺陷的原子構型
4. Race against the Machine: can deep learning recognize microstructures as well as the trained human eye?
和機器賽跑:深度學習能像訓練有素的人眼那樣識別微觀組織嗎?
5. Revisiting ω phase embrittlement in metastable β titanium alloys: Role of elemental partitioning
回顧亞穩β鈦合金中的ω相脆化:元素配分的作用
6. Bimorphic microstructure in Ti-6Al-4V alloy manipulated by spark plasma sintering and in-situ press forging
火花等離子體燒結和原位鍛造處理的Ti-6Al-4V合金的雙晶組織
7. Deformation-induced ultrafine grains near fatigue crack tip and correlative fatigue damage in Al matrix composite
鋁基復合材料疲勞裂紋尖端附近變形誘導的超細晶粒及其相關的疲勞損傷
8. Multiscale characterization of the 3D network structure of metal carbides in a Ni superalloy by synchrotron X-ray microtomography and ptychography
用同步加速X射線顯微層析術和疊層成像術對鎳基超合金中金屬碳化物的3D網絡結構進行多尺度表征
9. Ensuring the strength and ductility synergy in an austenitic stainless steel: single- or multi-phase hetero-structures design
確保奧氏體不銹鋼強度和塑性的協同提升:單相或多相異質結構設計
10. High-throughput mapping method for mechanical properties, oxidation resistance, and phase stability in Ni-based superalloys using composition-graded unidirectional solidified alloys
基于成分梯度單向凝固的鎳基高溫合金力學性能、抗氧化性和相穩定性的高通量映射方法
11. Stable high-entropy TiZrHfNbVCrMoMnFeCoNiAl Laves phase
穩定的高熵TiZrHfNbVCrMoMnFeCoNiAl Laves相
12. Formation of core-shell type structure in Duplex Martensitic Steel
雙相馬氏體鋼中核殼型結構的形成
13. Achieving exceptionally high strength in binary Mg-13Gd alloy by strong texture and substantial precipitates
通過強烈的織構和大量析出,在二元Mg-13Gd合金中實現極高的強度
14. Modeling the precipitation processes and the formation of hierarchical microstructures in a single crystal high entropy superalloy
模擬單晶高熵高溫合金中的析出過程和分層微觀組織的形成
15. Properties and influence of microstructure and crystal defects in Fe2VAl modified by laser surface remelting
激光表面重熔改性Fe2VAl的性能及其微觀組織和晶體缺陷的影響
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P1-5
1. Machine learning based surrogate modeling approach for mapping crystal deformation in three dimensions
基于機器學習的替代建模方法,用于繪制三維晶體變形
Anup Pandey?, Reeju Pokharel
Anup Pandey: anup@lanl.gov
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.025
摘要
我們提出了一種基于機器學習的替代建模方法,用于預測多晶材料在單軸拉伸載荷下空間分辨的三維晶體學取向演化。我們的方法比現有的晶體塑性方法快了一個數量級,可以用來模擬其他計算方法無法實現的大體積體系。這項工作是對現有基于機器學習模型的重大突破,現有的模型要么局限于2D結構,要么只能提供平均的,而非局部的三維全場預測結果。我們展示了替代模型方法在搜集面心立方銅試樣拉伸變形實驗數據的速度和準確性。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P12-16
2. Hydride formation in Ti6Al4V: An in situ synchrotron X-ray diffraction study
Ti6Al4V中氫化物的形成:原位同步X射線衍射研究
Jinwoo Kim, Jiyun Kang, C. Cem Tasan?
C. Cem Tasan: tasan@mit.edu
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.025
摘要
吸氫會導致Ti6Al4V中氫化物形成、晶格應變和其他晶體學變化。為了更好地監測和了解這些變化,我們開發了一種用于透射X射線衍射的原位充氫裝置,并將其用于高能同步X射線源。我們觀察到兩相中氫進入引起的各向異性晶格膨脹以及氫化物形成導致的微應變的演化。我們利用電子背散射衍射分析,對氫化物相進行了晶體學表征,包括其與相鄰相的取向關系。本文還進一步討論了該方法在研究氫與微觀結構交互作用方面的應用。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P27-32
3. Atomic configurations of planar defects in μ phase in Ni-based superalloys
鎳基高溫合金μ相中平面缺陷的原子構型
Yongxin Cheng, Guanglei Wang, Jide Liu, Lianlong He?
Lianlong He: llhe@imr.ac.cn,中科院沈陽金屬所
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.09.045
摘要
高溫合金中普遍存在μ拓撲致密相,其本征變形對其性能至關重要。通過像差校正掃描透射電鏡和幾何結構分析,研究了μ相平面缺陷的原子構型。研究發現,μ相基面滑移是由Laves內三層同步剪切完成的,而非基面的剪切變形則與長程擴散或局部原子重排有關。與(1-102)金字塔平面不同,(-1101)金字塔平面上的平面錯位位移向量偏離滑移平面,導致錯位區域收縮或膨脹。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P33-37
4. Race against the Machine: can deep learning recognize microstructures as well as the trained human eye?
和機器賽跑:深度學習能像訓練有素的人眼那樣識別微觀組織嗎?
Michiel Larmuseau?, Michael Sluydts, Koenraad Theuwissen, Lode Duprez, TomDhaene, Stefaan Cottenier
Michiel Larmuseau: michiel.larmuseau@ugent.be
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.026
摘要
圖像識別中深度學習的前景表明了材料科學中微觀分析的巨大潛力。在材料研究中采用這種方法的一個主要挑戰是可供訓練模型使用的圖像數量有限。在此,我們提出了一種方法,以創建準確的圖像識別模型與小數據集。通過明確地考慮到放大率和引入適當的轉換,我們在模型中結合了材料科學盡可能多的見解。這需要對復雜的深度學習模型進行高數據效率的訓練。我們的結果表明,用本方法訓練的模型能夠超過人類專家。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P38-42
5. Revisiting ω phase embrittlement in metastable β titanium alloys: Role of elemental partitioning
回顧亞穩β鈦合金中的ω相脆化:元素配分的作用
M.J. Lai?, T. Li, F.K. Yan, J.S. Li?, D. Raabe
M.J. Lai: lai@nwpu.edu.cn
J.S. Li: ljsh@nwpu.edu.cn,西北工業大學
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.031
摘要
我們用透射電鏡和原子探針斷層掃描技術研究了最初包含韌性ω相的Ti-12Mo (wt. %)模型合金中,β和ω相之間元素配分對合金脆化的影響。結果表明在400°C時效短短10min,合金就已經發生了脆化,而這時ω顆粒的尺寸、顆粒間距以及體積分數幾乎沒有發生變化。時效誘導脆化的根源是在時效過程中ω顆粒對Mo元素(>5 at.%)的強烈排斥,這會導致ω顆粒剪切模量(>30GPa)的急劇增加,使得在宏觀屈服前就發生強烈的塑性流變應力集中,引起裂紋的萌生。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P43-48
6. Bimorphic microstructure in Ti-6Al-4V alloy manipulated by spark plasma sintering and in-situ press forging
火花等離子體燒結和原位鍛造處理的Ti-6Al-4V合金的雙晶組織
L.M. Kang, Y.J. Cai, X.C. Luo, Z.J. Li, X.B. Liu, Z. Wang, Y.Y. Li, C. Yang?
C. Yang: cyang@scut.edu.cn,華南理工大學
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.035
摘要
本文報道了一種粉末燒結和原位壓鍛的方法,用于控制Ti-6Al-4V合金中一種新的雙晶組織。微觀組織包括具有超細α/β層狀結構的典型三角區域,具有超細等軸α晶和分散的納米/超細β晶的邊界區域以及α/β界面L層。令人驚訝的是,該雙晶合金在拉伸和壓縮條件下均表現出優異的力學性能,遠優于目前報道的其他Ti-6Al-4V合金及其復合材料。因此,本研究為制備高性能金屬合金提供了一種簡單而經濟的方法。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P49-54
7. Deformation-induced ultrafine grains near fatigue crack tip and correlative fatigue damage in Al matrix composite
鋁基復合材料疲勞裂紋尖端附近變形誘導的超細晶粒及其相關的疲勞損傷
Jiwei Geng, Yugang Li, Hongyu Xiao, Zhiping Wang, Mingliang Wang, Dong Chen?, Haowei Wang
Dong Chen: chend@sjtu.edu.cn,上海交通大學
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.040
摘要
我們通過透射菊池衍射和透射電子顯微鏡對TiB2/Al復合材料疲勞裂紋尖端附近的組織演變和相關的損傷機理進行了新的認識。我們發現微形變帶從裂紋尖端形成,沿著滑移面延伸。超細晶是在形變帶中產生的,疲勞裂紋傾向于沿著這些形變誘導的邊界擴展。此過程被首次證明是裂紋跨越母相晶粒和晶界的基本過程。在裂紋尖端前部,TiB2顆??赏ㄟ^阻止變形帶的連續擴展來影響裂紋生長。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P71-76
8. Multiscale characterization of the 3D network structure of metal carbides in a Ni superalloy by synchrotron X-ray microtomography and ptychography
用同步加速X射線顯微層析術和疊層成像術對鎳基超合金中金屬碳化物的3D網絡結構進行多尺度表征
Zhiguo Zhang, Jia Chuan Khong, Billy Koe, Shifeng Luo, Shi Huang, Ling Qin, Silvia Cipiccia, Darren Batey, Andrew J.Bodey, Christoph Rau, Yu Lung Chiu, Zhu Zhang, Jean-Christophe Gebelin, Nick Green, Jiawei Mi?
Jiawei Mi: J.Mi@hull.ac.uk
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.032
摘要
采用同步X射線顯微層析術和疊層成像術對鑄態IN713LC鎳基高溫合金中金屬碳化物的三維網絡結構、形貌和分布進行了表征。MC型碳化物主要分布在基體γ和γ'相的晶界。凝固冷速的差異對MC型碳化物的體積分數影響不大,但是會強烈影響碳化物的尺寸、分布和網絡形貌。根據殘余液相的局部成分和幾何約束,碳化物可以形成球形、條狀或網狀形貌。研究結果表明,兩種互補層析技術協同應用于三維空間非破壞性復雜多相結構的研究具有一定的優勢和技術潛力,空間分辨率可達~30 nm。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P81-85
9. Ensuring the strength and ductility synergy in an austenitic stainless steel: single- or multi-phase hetero-structures design
確保奧氏體不銹鋼強度和塑性的協同提升:單相或多相異質結構設計
Yong Li, Wei Li?, Shilei Li, Na Min, Laizhu Jiang, Qinglong Zhou, Xuejun Jin
Wei Li: weilee@sjtu.edu.cn,上海交通大學
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.041
摘要
在許多合金體系中,異質微觀組織被提出用來優化力學性能,以協同提高強度和塑性。本研究通過調整熱機械加工參數,獲得了包含細晶和粗晶的多相異質結構,其中鐵素體分布在納米晶粒周圍。結果表明,多相異質結構鋼的屈服強度達到1.2 GPa,是粗晶組織樣品屈服強度的2倍以上,且均勻延伸率損失較小。我們用同步X射線衍射研究了這種復雜組織中的微觀載荷轉移。樣品的持續加工硬化歸功于異質變形誘導應力,以及相變誘導塑性(TRIP)效應和孿晶誘導塑性(TWIP)效應的共同激活。對比之下,單相異質結構鋼的強度較低,但均勻延伸率較高。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P91-96
10. High-throughput mapping method for mechanical properties, oxidation resistance, and phase stability in Ni-based superalloys using composition-graded unidirectional solidified alloys
基于成分梯度單向凝固的鎳基高溫合金力學性能、抗氧化性和相穩定性的高通量映射方法
Ayako Ikeda?, Kenta Goto, Toshio Osada, Ikumu Watanabe, Kyoko Kawagishi
Ayako Ikeda: IKEDA.Ayako@nims.go.jp
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.043
摘要
本文提出了一種新的高通量實驗評估方法,用來評價鎳基高溫合金的相穩定性、力學性能和氧化性能。利用Bridgman法,研究了一個樣品中9種元素在長距離內(~24 mm)的漸變特征以及η、μ和γ′相體積分數等寬范圍的微觀組織特征。我們利用納米壓痕法和微觀組織觀察提取了γ-γ′兩相結構的彈性模量/硬度,并評價了氧化樣品中的氧化層。我們的方法使得獲得大量與高溫合金成分和微觀組織相關的數據集成為可能。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P108-111
11. Stable high-entropy TiZrHfNbVCrMoMnFeCoNiAl Laves phase
穩定的高熵TiZrHfNbVCrMoMnFeCoNiAl Laves相
S.A. Uporov?, R.E. Ryltsev, S.Kh. Estemirova, E.V. Sterkhov, N.M. Chtchelkatchev
S.A. Uporov: segga@bk.ru
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.049
摘要
近年來在高熵材料領域的研究發現了一個有趣的結果:具有不同價態和半徑的化學元素組成的多組分體系可以形成具有金屬間Laves相結構的單相固溶體。本文報道了在TiZrHfNbVCrMoMnFeCoNiAl合金中制備六方Laves相(C14,原型MgZn2)的過程。在973 K熱處理50 h后,相很穩定。為了表征這種材料,我們驗證了它的導電性和磁性能。測量結果表明,Laves相為Curie-Weiss順磁體,在80 K時表現出金屬導電性和明顯的類Kondo異常。對實驗數據的分析和從頭計算表明,化學復雜性和成分無序性導致了強烈的s-d帶散射,從而導致了導帶中相當高密度的d態。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P112-116
12. Formation of core-shell type structure in Duplex Martensitic Steel
雙相馬氏體鋼中核殼型結構的形成
Kenji Kaneko?, Takuya Maeda, Yasuhito Kawahara, Kazuhiro Ichino, Takuro Masumura, Toshihiro Tsuchiyama, Hiroyuki Shirahata, Ryuji Uemori
Kenji Kaneko: kaneko@zaiko.kyushu-u.ac.jp
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.044
摘要
通過透射電子顯微鏡研究了淬火和臨界退火中錳鋼的微觀組織,以更好地理解γ-?和γ-α'馬氏體相變。各相之間的取向關系為(-110)α′//(0001)ε,[111]α′//[11-20]ε(淬火樣品),和(-110)α′//(-111)γ//(0001)ε,[111]α′//[110]γ//[11-20]ε(臨界退火樣品)。另外,我們證實了具有Mn濃度梯度的核殼型微觀組織的存在,其為殘余奧氏體包圍著?-馬氏體。我們發現各相的Mn濃度取決于臨界退火過程中Mn擴散控制的逆轉變奧氏體的長大。結果強烈表明在臨界退火過程中形成的Mn濃度梯度會影響相穩定性,從而導致ε/γ核殼微觀結構的形成。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P142-146
13. Achieving exceptionally high strength in binary Mg-13Gd alloy by strong texture and substantial precipitates
通過強烈的織構和大量析出,在二元Mg-13Gd合金中實現極高的強度
R.G. Li, H.R. Li, H.C. Pan?, D.S. Xie, J.H. Zhang?, D.Q. Fang?, Y.Q. Dai, D.Y. Zhao, H. Zhang
H.C. Pan: panhc@atm.neu.edu.cn,中國東北大學
J.H. Zhang: jinghuaizhang@gmail.com,哈爾濱工程大學
D.Q. Fang: fangdaqing@xjtu.edu.cn,西安交通大學
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.052
摘要
在簡單的二元Mg-Gd合金中,僅以很小的擠壓比即可獲得超高強度,其主要的強化機制與以前的報道有所不同。Mg-13Gd合金的熱擠壓比為4時,其拉伸屈服強度(TYS)可以達到350 MPa。占大比例的非動態再結晶區域內的強織構和內部的位錯釘扎對擠壓態合金的強度有很大貢獻。我們首次發現了時效沉淀僅在大的未再結晶晶粒中形成,而不會在細小的再結晶晶粒中形成。擠壓+峰時效合金的TYS增加到了470 MPa。超高的強度主要與織構強化和析出強化有關,和具有大塑性變形的傳統Mg合金中的細晶強化和析出強化不同。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P147-152
14. Modeling the precipitation processes and the formation of hierarchical microstructures in a single crystal high entropy superalloy
模擬單晶高熵高溫合金中的析出過程和分層微觀組織的形成
Stéphane Gorsse?, Yung-Ta Chen, Wei-Che Hsu, Hideyuki Murakami, An-Chou Yeh?
Stéphane Gorsse: stephane.gorsse@icmcb.cnrs.fr,國立清華大學
An-Chou Yeh: yehac@mx.nthu.edu.tw,國立清華大學
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.11.002
摘要
盡管高熵高溫合金(HESAs)優異的高溫拉伸屈服強度得益于其分層微觀組織,但驅動其形成的析出過程仍不明確。在本研究中,我們使用常規的計算熱力學和動力學工具,分析了γ'和γ析出的動力學、長大和粗化過程,以模擬熱處理過程中HESA的微觀組織發生和演化過程。我們評估了模擬再現實驗觀察到的微觀組織參數的能力。我們計算了溫度-時間-轉變(TTT)圖,為進一步優化HESA的分層微觀組織提供指導。
SCRIPTA
Vol. 193, 1 Mar. 2021, P153-157
15. Properties and influence of microstructure and crystal defects in Fe2VAl modified by laser surface remelting
激光表面重熔改性Fe2VAl的性能及其微觀組織和晶體缺陷的影響
Leonie Gomell?, Moritz Roscher, Hanna Bishara, Eric A. Jägle, Christina Scheu, Baptiste Gault?
Leonie Gomell: l.gomell@mpie.de
Baptiste Gault: b.gault@mpie.de
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.10.050
摘要
激光表面重熔可用于調控鑄造材料的微觀組織。本工作對激光表面重熔后的Fe2VAl進行詳細分析。在熔池中,拉長的晶粒幾乎沿著熱影響區外延生長。這些晶粒通過取向差為1°-5°的小角度晶界分開。我們使用原子探針層析成像技術觀察到釩、碳和氮在晶界和位錯處的偏析,通過原位四點探針技術測量局部的電阻率。與鑄造樣品中的大角度晶界相比,在這些小角度晶界處觀察到了較小的電阻率增加。這表明晶界工程在調控熱電性能方面有很大潛力。