金属结构材料服役引起的性能退化与失效机理研究

结构材料服役主要受弹性应力作用。本项目将深化已建立的弹性应力引起晶界成分变化的理论，在此基础上研究弹性应力引起晶界成分变化对金属材料服役行为的影响。采用双晶制备技术，实验研究具有一定结构特征的单一晶界在弹性张应力或压应力作用下, 晶界滞弹性弛豫引起的晶界成分的变化，测定出弛豫平衡下晶界结构、作用应力大小、晶界弹性模量和晶界成分之间的定量关系，达到深化申请者已提出的理论的目的；实验研究恒定弹性应力作用下滞弹性弛豫引起晶界成分改变对金属材料服役过程中脆化和失效的影响；研究循环交变弹性应力作用下杂质（或溶质）晶界偏聚规律，及其对晶界循环塑性变形积累和疲劳裂纹萌生的影响，提出高周疲劳断裂的新机理。为建立起服役过程中金属材料脆化和失效的预报和控制方法提供理论基础。

申请者以自己的多晶金属弹性变形的微观理论，研究分析了现行拉伸试验测试断面收缩率结果的不确定性问题，指出金属中普遍存在的中温脆性，是拉伸温度改变引起的断面收缩率测试的不确定性；提出了金属的应变速率脆性的概念，指出应变速率脆性是拉伸试验应变速率改变引起的断面说缩率测试的不确定性。发现这两种不确定性是拉伸试验弹性变形阶段，应力改变了金属的微观结构和力学性能引起的，从而给出了首个拉伸试验测试不确定性机理。此机理表明，对于大多数含有微量杂质的金属，按现行的拉伸试验技术和标准，都没有能通过拉伸试验测试到被测金属拉伸前的原始力学性能，普遍的引起误判。也不存在一个能获得被测金属原始力学性能的拉伸温度和应变速率。这些发现是对金属拉伸试验----这一传统经典试验技术，在认识上的颠覆性突破，动摇了金属力学性能科学的试验基础, 指出现行的拉伸试验技术体系的不可靠性和不可行性，以及研究开发新的金属拉伸试验技术体系和标准的必然性。