锆合金的拉伸行为及其氢化物的纳米压痕行为： 利用晶体塑性力学对各向异性的探索

2023年11月3日，星期五，8:45 AM

绣山工程大楼208室

锆合金被广泛应用于核反应堆燃料包壳材料，然而锆合金中会不可避免地形成氢化物，对包壳材料的完整性产生不利影响。首先利用基于物理机制的晶体塑性理论模拟了织构锆-4合金的拉伸行为。结果表明，在RD方向上柱面滑移主导其塑性变形，而在TD方向上柱面和基面滑移共同主导其塑性变形，这导致其在RD方向上较低的屈服应力和较高的应变硬化率。TD试样存在一定比例的硬晶粒，使得其具有更明显的应力集中和较低的均匀延伸率。在不同应变率下锆-4合金板具有相同的屈服各向异性。之后，采用考虑几何必需位错密度演化的晶体塑性理论模拟了单晶δ-氢化物的纳米压痕变形行为。结果表明，当压痕深度小于500 nm时，压痕硬度与压痕深度密切相关。此外，发现其压痕硬度与取向略有相关性。对于较小的氢化物尺寸或较大的压痕深度，周围的锆基体发生严重的塑性变形，导致其压痕硬度被显著低估。这些模拟结果为进一步理解氢化锆合金的力学性能提供了有益的信息，从而为评估燃料包壳结构的完整性提供重要参考。

郭翔副教授于2006年在香港城市大学获得博士学位，2011年加入天津大学机械工程学院。中国材料研究学会疲劳分会理事，天津大学“北洋青年学者”，2016年获杜庆华力学与工程奖优秀青年学者奖。任现职以来，在断裂和疲劳领域以第一/通讯作者发表了约30篇论文在包括IJP, MSEA, IJMS和Compos Struct等SCI期刊。