剪切熔化与高温脆化：理论及在钛加工中的应用
材料科学
2016-05-23 v1
摘要
我们描述了在高温和极高剪切速率下发生于剪切带内的一种动力学相变。随着温度升高，位错变形和晶界滑移被高度局域化的纳米尺度带中的非晶化所取代，从而导致大应变和断裂。该机制类似于剪切熔化，并导致高温下的液态金属脆化。通过模拟，我们发现必要条件为：缺乏位错滑移系、低热传导以及温度接近熔点。前两者为体心立方钛合金所具有，并且我们表明最后一点可通过添加低熔点元素在实验中实现：具体而言，我们使用不溶性稀土金属（REMs）。在高剪切下，REM与钛混合，降低了剪切带内的熔点并触发剪切熔化转变。这进而产生热量，由于导热性差，热量保持在剪切带内局域化。材料沿剪切带断裂。我们展示了如何利用这一转变来研制具有更高可加工性的新型钛基合金。
引用
@article{arxiv.1503.08662,
title = {Shear melting and high temperature embrittlement: theory and application to machining titanium},
author = {Con Healy and Sascha Koch and Carsten Siemers and Debashis Mukherji and Graeme J Ackland},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.08662},
year = {2016}
}
备注
Accepted for PRL