Impact toughness and fracture propagation mechanism of NiAl precipitation-strengthened HSLA steels

材料科学 尼亚尔 脆化 断裂韧性 韧性 脆性 沉淀硬化 冶金 复合材料 断裂力学 降水 微观结构 合金 金属间化合物 物理 气象学
作者
Xiangyun Zhang,Jialong Wang,Tao Zhou,Ling Yan,Hao Yu
出处
期刊:Materials & Design [Elsevier BV]
卷期号:241: 112927-112927 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.matdes.2024.112927
摘要

Impact toughness is essential for evaluating the mechanical properties of ship hull steels. This study focused on understanding the embrittlement mechanism of NiAl precipitation-strengthened HSLA steels by integrating advanced characterization and atomic-scale calculations. The factors causing the deterioration of the impact toughness of NiAl precipitation-strengthened steels, which have been contentious, were identified. The embrittlement mechanism and crack propagation mode were revealed using first-principles calculations and 3D impact fracture morphology, respectively. The results suggested that the numerous homogeneous NiAl nanoparticles within the bcc-Fe matrix reduced the impact toughness of the HSLA steels. As the precipitate interparticle spacing (L) decreased, the impact toughness decreased until it attained a critical value (∼27 nm). This is interpreted effectively by the calculations indicating that the shear modulus (75 GPa) and fracture energy (4.5 J/m2) of the NiAl phase, particularly the NiAlMn phase (46 GPa, 4 J/m2), are significantly lower than those of bcc-Fe (83 GPa, 5 J/m2). This induces the fracture of nanoparticles under rapid impact loading, which functions as numerous crack initiations before plastic deformation of the matrix. The small L achieved after peak-hardening aging can result in the interconnection of these crack sources and cause instantaneous cleavage fractures, similar to brittle materials.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Free发布了新的文献求助10
刚刚
生动栾发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
健壮的赛凤完成签到,获得积分10
3秒前
null的应助被sd采纳,获得10
3秒前
丘比特的应助被一言采纳,获得10
4秒前
4秒前
5秒前
KKC完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
白博完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
Maestro_S的应助被shadow采纳,获得30
7秒前
7秒前
知识就是力量完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
OnceMoreee完成签到,获得积分10
9秒前
随便完成签到,获得积分20
9秒前
10秒前
Xi完成签到,获得积分10
11秒前
lixiangrui110发布了新的文献求助10
11秒前
斯文败类的应助被zzz采纳,获得20
12秒前
Ava的应助被mm采纳,获得10
12秒前
Abyssence完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
mini103完成签到,获得积分10
13秒前
jun发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
应如是发布了新的文献求助10
13秒前
上官若男的应助被沐梓采纳,获得10
15秒前
gjddm发布了新的文献求助30
15秒前
年轻的广山完成签到,获得积分10
15秒前
qqq发布了新的文献求助200
15秒前
suhang2024完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
通_111关注了科研通微信公众号
17秒前
Maestro_S的应助被xmr采纳,获得10
17秒前
差不多姑娘完成签到 ,获得积分10
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8141705
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9541514
关于积分的说明 21646549
捐赠科研通 7725797
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3421393
关于科研通互助平台的介绍 2546577
邀请新用户注册赠送积分活动 2463716