（一）高強鋼裂紋擴展性能預測與評價研究
報告時間：2023年05月21日(周日) 09:30-10:30
報告地點：機械館J3報告廳
報告人：張鵬
報告人簡介：
張鵬，中國科學院金屬研究所研究員。主要從事“金屬材料疲勞斷裂性能預測與優(yōu)化”的研究工作，立足疲勞基礎(chǔ)理論研究，以解決關(guān)鍵工程構(gòu)件服役可靠性問題為目標。相關(guān)研究成果在Science、Prog. Mater. Sci.、Nat. Commun.、Acta. Mater.(18篇)等期刊發(fā)表SCI論文130篇，總被引用4000余次，單篇最高引用700余次。入選中國科學院青年創(chuàng)新促進會會員、興遼英才創(chuàng)新團隊、王寬誠率先人才計劃“盧嘉錫國際團隊”，被聘為中國材料研究學會疲勞分會理事會理事、《金屬學報》青年編委。
報告內(nèi)容簡介：
自Griffith理論提出以來，微裂紋和宏觀缺陷被視為引起材料斷裂的重要因素，因此裂紋擴展行為備受關(guān)注。斷裂韌性和疲勞裂紋擴展速率被認為是衡量材料在靜載荷和循環(huán)載荷下抵抗裂紋擴展的重要指標，也是保障構(gòu)件安全服役的關(guān)鍵參量。然而，目前對于如何有效評價、預測和優(yōu)化這兩種性能，仍存在諸多不足。本報告將針對以下兩個問題進行介紹：
一、如何在尺寸受限的樣品中準確評價斷裂韌性？
本報告將介紹四種不同的評價方法：（1）從微觀機制出發(fā)，揭示斷口微觀特征與斷裂韌性的定量關(guān)系，從而實現(xiàn)通過斷口觀察預測斷裂韌性，并指導優(yōu)化高強鋼韌性的思路；（2）基于斷裂韌性樣品的尺寸效應研究，發(fā)展通過系列小尺寸樣品預測斷裂韌性的方法；（3）從斷裂能量入手，首先通過改變沖擊與斷裂韌性測試樣品尺寸，建立了其斷裂過程中正斷與剪切斷裂能量的平衡關(guān)系。進而發(fā)展剪切唇飽和尺寸與斷裂韌性的關(guān)系，建立宏觀斷口預測斷裂韌性的方法；（4）考慮沖擊斷裂過程通常由裂紋萌生與擴展兩部分組成，這與斷裂韌性以擴展為主有所不同，因此，兩種剪切唇尺寸間呈線性關(guān)系。基于上述研究，成功建立斷裂韌性、沖擊韌性與拉伸強度間的定量關(guān)系。從而實現(xiàn)易于測試的拉伸強度與沖擊韌性快速預測斷裂韌性。
二、如何通過強韌性能夠快速預測材料的疲勞裂紋擴展速率？
傳統(tǒng)的Paris公式常用于預測疲勞裂紋擴展速率，但不具備物理意義的參數(shù)限制了其在疲勞實驗前進行預測，只能在實驗結(jié)果上進行描述，因此限制了其在疲勞裂紋擴展性能預測和優(yōu)化方面的應用。本報告基于對不同載荷下斷裂機制的理解，在Paris公式中引入強度和韌性參量，從而實現(xiàn)通過強韌性能夠預測材料的疲勞裂紋擴展速率，并基于這一方法開發(fā)了等裂紋擴展速率圖，成功實現(xiàn)了高強鋼疲勞裂紋擴展性能的優(yōu)化。
（二）先進貝氏體鋼高周/超高周疲勞裂紋萌生機制
報告時間：2023年5月21日(周日) 10:30-11:30
報告地點：機械館J3報告廳
報告人：高古輝
報告人簡介：
高古輝，北京交通大學副研究員，博士生導師，長期從事先進鋼鐵材料的基礎(chǔ)研究，主要研究方向包括：貝氏體相變及組織調(diào)控，鋼的超高周疲勞、摩擦磨損行為研究，貝氏體鋼的工程應用。近年來，主持國家自然科學基金，國家重點研發(fā)計劃課題、任務等多項國家級科研項目。在Acta Mater.、Scr. Mater.、J Mater. Sci. Tech.等知名學術(shù)期刊上發(fā)表學術(shù)論文50余篇，H因子21；授權(quán)國家發(fā)明專利14項；在“中國鋼鐵年會”等國內(nèi)外學術(shù)會議上做邀請報告和分會報告10余次。獲2018年中國冶金科技進步二等獎（3/10）、2022年河北省技術(shù)發(fā)明三等獎（2/6）、2022年詹天佑鐵道科學技術(shù)專項獎、“Journal of Materials Science & Technology優(yōu)秀論文獎”、2019年北京交通大學優(yōu)秀青年教師等獎勵榮譽。
報告內(nèi)容簡介：
先進貝氏體鋼具有優(yōu)異的強韌性、耐磨性和抗疲勞的性能，是鐵路鋼軌、車輪、軸承和齒輪等零部件的重要候選材料。先進貝氏體鋼的顯微組織一般包括貝氏體鐵素體、殘余奧氏體和適量馬氏體，研究表明，先進貝氏體鋼具有與傳統(tǒng)馬氏體高強鋼顯著不同的高周/超高周疲勞裂紋萌生行為，內(nèi)部組織疲勞裂紋萌生（也被稱為“非夾雜物起裂”）成為先進貝氏體鋼在高周/超高周疲勞階段重要的裂紋萌生方式。然后，目前對于復相組織在超高周疲勞階段的響應行為以及內(nèi)部組織疲勞裂紋萌生的微觀機理還不完全清楚。本文采用多尺度表征技術(shù)，基于疲勞裂紋萌生特征區(qū)參量的力學分析、特征區(qū)顯微組織局部演變精細表征、相變熱力學和晶體學分析，初步探討了先進貝氏體鋼在高周/超高周疲勞階段內(nèi)部組織疲勞裂紋萌生的微觀機理。發(fā)現(xiàn)，貝氏體鋼中“非夾雜物起裂”可能存在的4種情形，包括2種沿晶起裂及2種穿晶起裂的情形，但“非夾雜物起裂”并非單一情形的機制，而是多種情形的競爭或耦合，這取決于鋼中顯微組織的特征。同時，在特征區(qū)發(fā)現(xiàn)了不連續(xù)細晶區(qū)，細晶的形成是由于局部塑性變形引起貝氏體鐵素體板條的碎片化或由于滑移帶與原奧氏體晶界的反復相互作用而形成的局部連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。此外，本文還討論了殘余奧氏體在疲勞裂紋萌生過程中的作用機理。
機械工程學院
2023年5月18日
