极端应变率下金属中位错增殖与速度效应的解耦
材料科学
2026-03-30 v1
摘要
金属的动力学行为由集体位错运动及其相互作用主导，这些行为强烈依赖于施加的应变率。金属在低于某一阈值时表现出弱的应变率敏感性（SRS），随后在更高的加载速率下出现明显的SRS上升。虽然这一上升通常归因于高位错速度下由声子拖曳等机制引起的滑移阻力增加，但极端条件下应变率依赖的位错增殖和微观结构演化的作用仍不清楚。本文将这两种强化效应解耦，并表明虽然位错速度主要主导SRS上升，但微观结构演化引起的硬化强烈依赖于初始位错密度。通过对淬火回火马氏体低碳钢（LCS）使用激光诱导弹丸冲击测试（LIPIT）和纳米压痕，在十个数量级的应变率范围内研究了硬度演化。通过对形成的压痕进行原位再压痕，探测了不同应变率下初始变形产生的位错贡献。结果表明，对于位错密度高的细晶LCS，位错增殖的作用可忽略不计，而对于初始位错密度较低的纯铁，显著的位错增殖对硬度增加有重要贡献。结果表明，根据金属的初始微观结构，位错增殖在决定高应变率塑性方面具有显著作用，除了位错速度效应之外。
引用
@article{arxiv.2603.25849,
title = {Decoupling dislocation multiplication and velocity effects in metals at extreme strain rates},
author = {Daniyar Syrlybayev and Lavanya Raman and Niraj Pramod Atale and Bhanugoban Maheswaran and Siddhartha Pathak and Curt A. Bronkhorst and Ramathasan Thevamaran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.25849},
year = {2026}
}
备注
Supplementary Information Included