本期包含金屬材料領域論文9篇,涵蓋了鈦合金、鋁合金、增材制造、馬氏體等,國內科研單位包括西北工業大學等(通訊作者單位)。
Vol. 205 目錄
1. Heat-affected coarsening of β grain in titanium alloy during laser directed energy deposition
激光定向能量沉積鈦合金中β晶粒的熱影響粗化
2. A molecular dynamics study of path-dependent grain boundary properties in nanocrystals prepared using different methods
使用不同方法制備的納米晶體中路徑相關晶界特性的分子動力學研究
3. The mechanical response of additively manufactured IN625 thin-walled structures
增材制造IN625薄壁結構的機械響應
4. Predicting the energetics and kinetics of Cr atoms in Fe-Ni-Cr alloys via physics-based machine learning
通過基于物理的機器學習預測Fe-Ni-Cr合金中Cr原子的能量學和動力學
5. Observation of Portevin-le Chatelier effect in aluminum alloy 7075-w under a heterogeneous stress field
7075-w鋁合金非均質應力場下Portevin-le Chatelier效應的觀察
6. Cyclic response of additive manufactured 316L stainless steel: The role of cell structures
增材制造316L不銹鋼的循環響應:胞狀結構的作用
7. Impact of Ni alloying on Fe-C martensite ageing: an atomistic investigation
Ni合金化對Fe-C馬氏體時效的影響:一項原子尺度研究
8. Aperiodic structures of rod-shaped precipitates in a Mg-Zn-Al alloy
Mg-Zn-Al合金中棒狀析出物的非周期性結構
9. Giant magnetic-field-induced bending effect in Ni-Mn-Ga-Co-Cu melt-spun ribbons
Ni-Mn-Ga-Co-Cu熔紡薄帶中的巨大磁場誘導彎曲效應
SCRIPTA
Vol. 205, 1 Dec. 2021, 114180
1. Heat-affected coarsening of β grain in titanium alloy during laser directed energy deposition
激光定向能量沉積鈦合金中β晶粒的熱影響粗化
Aitang Xue?, Xin Lin, Lilin Wang, Xufei Lu, Hanlin Ding, Weidong Huang
Aitang Xue: atxue@mail.nwpu.edu.cn (西北工業大學)
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114180
摘要
鈦合金中β晶粒在增材制造 (AM) 過程中會受熱影響而粗化,這極大影響了實現像鍛造態的細β晶粒,但過去的研究忽視了這點。在項工作,我們報告了Ti6Al4V等軸β晶粒的顯著粗化發生在激光定向能量沉積過程中的瞬時高溫(β轉變溫度以上)熱循環下。 特別是初始β晶粒越小,能量密度越大,預熱溫度越高,粗化越顯著。同時,提出了一種用于預測增材制造鈦合金中粗化的β晶粒的尺寸的修正模型。 這些發現為增材制造條件下的β晶粒提供了更全面的認識,并對具有細等軸β晶粒的增材制造鈦合金的成分設計提供了重要指導。
SCRIPTA
Vol. 205, 1 Dec. 2021, 114183
2. A molecular dynamics study of path-dependent grain boundary properties in nanocrystals prepared using different methods
使用不同方法制備的納米晶體中路徑相關晶界特性的分子動力學研究
Hao Sun?, Laurent Karim Beland?
Hao Sun: hs126@queensu.ca
Laurent Karim Beland: laurent.beland@queensu.ca
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114183
摘要
晶界在熱力學上是不穩定的,因此,它們的特性應該是與路徑相關的,使用不同方法制備的納米晶中的晶界可能表現出不同的特性。使用分子動力學模擬,我們分別研究了通過淬火、預誘導成核位點凝固和Voronoi鑲嵌形成的不同納米體的晶界,并發現一些與路徑有關的特性:淬火模型的每個原子邊界能量較低,每個原子的邊界過剩自由體積較小,晶粒生長速度比Voronoi模型慢。我們推測這些差異歸因于淬火模型中大量的退火孿晶。此外,一些屬性與路徑無關,例如楊氏模量、泊松比以及晶界能量與過剩自由體積之間的比率。本研究的結果進一步加深了對納米晶結構-性能關系的理解,并為未來基于模擬的納米晶材料研究提供了指導。
SCRIPTA
Vol. 205, 1 Dec. 2021, 114188
3. The mechanical response of additively manufactured IN625 thin-walled structures
增材制造IN625薄壁結構的機械響應
Arunima Banerjee, Sara Messina, Matthew R. Begley, Edwin J. Schwalbach, Michael A. Groeber, William D. Musinski, Paul A. Shade, Marie E. Cox, Jonathan D. Miller, Kevin J. Hemker?
Kevin J. Hemker: hemker@jhu.edu
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114188
摘要
與傳統制造相比,增材制造提供了增強的設計和拓撲復雜性,非常適合制造復雜的結構。這項工作中,我們提出了一種新的毫米級測試方法來評估激光粉床打印的 Inconel 625薄壁結構的特定位置的機械響應。通過高分辨率數字圖像與環境溫度毫級測試相結合,以了解T形試樣中塑性變形的進展。塑性應變集中在水平和垂直韌帶的交叉處,這意味著它們在設計過程中的重要性。EBSD圖像闡明了幾何結構在平面紋理發展中的作用。各向同性有限元模型無法完全預測打印樣本的力學性能響應,但由紋理測量驅動的各向異性模型產生了更好的一致性。這項工作說明了局部加工和微觀結構對增材制造部件的機械響應的重要性。
SCRIPTA
Vol. 205, 1 Dec. 2021, 114177
4. Predicting the energetics and kinetics of Cr atoms in Fe-Ni-Cr alloys via physics-based machine learning
通過基于物理的機器學習預測Fe-Ni-Cr合金中Cr原子的能量學和動力學
Yuchu Wang, Bita Ghaffari, Christopher Taylor, Simon Lekakh, Mei Li, Yue Fan?
Yue Fan: fanyue@umich.edu
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114177
摘要
奧氏體合金中Cr原子的能量和激活勢壘的分布在多種化學(例如固溶體與偏析狀態)和顯微結構(例如塊體與晶界)環境中的多類型樣品上進行了研究。借助基于物理的機器學習算法,發現可以根據局部電負性(χ)和局部原子堆積的自由體積 (Vv) 可靠地預測Cr原子的熱力學和動力學行為,并建立了χ-Vv參數空間中相應的預測圖。這些圖與現有實驗結果一致,并通過具有不同原子間力場的并行建模進行了驗證。同時討論了本研究在指導具有所需性能的奧氏體合金設計方面的潛力。
SCRIPTA
Vol. 205, 1 Dec. 2021, 114178
5. Observation of Portevin-le Chatelier effect in aluminum alloy 7075-w under a heterogeneous stress field
7075-w鋁合金非均質應力場下Portevin-le Chatelier效應的觀察
Yumi Choi, Jinjin Ha?, Myoung-Gyu Lee, Yannis P. Korkolis
Jinjin Ha: jinjin.ha@unh.edu
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114178
摘要
針對固溶熱處理的AA7075鋁板研究了Portevin-Le Chatelier(PLC)帶在使用平頭沖頭擴孔過程中的動力學。該實驗在準靜態應變率和室溫下進行,整個變形過程中孔周邊的全應變場由立體數字圖像相關系統測量。PLC帶活動的觀察是基于厚度應變率場。每個單獨的PLC帶似乎沿徑向排列,跨越不同的應力狀態,并在從成核到耗散的壽命期間沿圓周方向傳播。此外,在實驗過程中記錄了所有PLC帶的成核位置,這表明PLC帶的成核頻率受塑性各向異性的影響,并且與厚度應變水平成比例增加。
SCRIPTA
Vol. 205, 1 Dec. 2021, 114190
6. Cyclic response of additive manufactured 316L stainless steel: The role of cell structures
增材制造316L不銹鋼的循環響應:胞狀結構的作用
Luqing Cui?, Fuqing Jiang, Dunyong Deng, Tongzheng Xin, Xiaoyu Sun, Reza Taherzadeh Mousavian, Ru Lin Peng, Zhiqing Yang?, Johan Moverare?
Luqing Cui: luqcu85@liu.se
Zhiqing Yang: yangzq@imr.ac.cn(中國科學院金屬研究所)
Johan Moverare: johan.moverare@liu.se
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114190
摘要
我們報告了胞狀結構對增材制造(AM)316L不銹鋼(316LSS)疲勞行為的影響。與無胞狀結構樣品相比,全胞狀結構樣品的疲勞過程僅包括穩定和過載階段,沒有初始軟化階段。此外,全胞狀結構樣品具有更高的強度、更低的循環軟化率和更長的壽命。顯微分析顯示了晶粒取向、尺寸和形狀沒有差異。然而,全胞狀結構樣品顯示出平面位錯結構,而無胞狀結構樣品顯示出波狀位錯結構。胞狀結構的存在促進了平面滑移的激活,延遲了局部應變,最終增強了AM 316LSS的疲勞性能。
SCRIPTA
Vol. 205, 1 Dec. 2021, 114182
7. Impact of Ni alloying on Fe-C martensite ageing: an atomistic investigation
Ni合金化對Fe-C馬氏體時效的影響:一項原子尺度研究
Paul Eymeoud?, Liangzhao Huang, Philippe Maugis
Paul Eymeoud: paul.eymeoud@univ-amu.fr
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114182
摘要
該工作在原子尺度上對Ni合金化對Fe-C馬氏體時效的影響進行計算。使用 Climbing Image Nudged Elastic Band 技術,我們展示了α-鐵中Ni-C成對相互作用的排斥性,并證明了Ni合金化降低了與α-鐵中的間隙碳相關的遷移能和力偶極張量分量。成對相互作用、遷移能量和偶極子分量的計算值用于實施動力學蒙特卡羅方法。 我們發現鎳合金化:(i)對馬氏體熱力學穩定性的影響可以忽略不計,(ii)通過增加碳擴散率來加速時效動力學。
SCRIPTA
Vol. 205, 1 Dec. 2021, 114189
8. Aperiodic structures of rod-shaped precipitates in a Mg-Zn-Al alloy
Mg-Zn-Al合金中棒狀析出物的非周期性結構
Yunhe Zheng, Laure Bourgeois, Jian-Feng Nie?
Jian-Feng Nie: jianfeng.nie@monash.edu
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114189
摘要
長軸平行于[0001]α的棒狀析出物通常在Mg-Zn-Al合金中形成,提供強化效果。這些析出物是亞穩態的,通常被認為是MgZn2和/或Mg4Zn7相。在本文中,使用高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡在原子尺度上檢查了時效ZA84合金中析出棒狀物的橫截面結構。發現這些沉淀物既不是純MgZn2也不是純Mg4Zn7。棒狀析出物的結構在垂直于棒長軸的二維投影平面上不具有長程平移對稱性和長程5重旋轉對稱性。 然而,這些結構可以通過不同形狀的平鋪來描述,最常見的是四種這樣的形狀。這項工作中揭示的結構細節可能有助于使Mg-Zn-Al和Mg-Zn合金中的許多復雜析出物結構合理化。
SCRIPTA
Vol. 205, 1 Dec. 2021, 114203
9. Giant magnetic-field-induced bending effect in Ni-Mn-Ga-Co-Cu melt-spun ribbons
Ni-Mn-Ga-Co-Cu熔紡薄帶中的巨大磁場誘導彎曲效應
M.J. Szczerba?
M.J. Szczerba: m.szczerba@imim.pl
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114203
摘要
該文章首次報告了對通過熔體紡絲技術生產的Ni-Mn-Ga-Co-Cu合金的巨磁場誘導彎曲效應。在使用在1173 K下退火60分鐘以釋放內應力的帶材進行彎曲實驗期間觀察到了這種效果。在0.06T的極低磁場下觀察到彎曲效應的開始。小于0.2T的外部磁場產生的整體變形由塑性和彈性的貢獻組成。第一次是在初始彎曲周期中觀察到的,而后者占主導地位。