不同晶粒尺寸之奈米結構316LVM不銹鋼在極高速剪切荷載下之絕熱剪切變形行為研究

Translated title of the thesis: Adiabatic Shearing Behavior of Nanostructured 316LVM Stainless Steel with Different Grain Sizes
  • 顏 廷軒

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本論文主要是使用霍普金森桿撞擊試驗機，於常溫(25℃)下以極高應變速率撞擊下，利用帽型試件(Hat-Shaped Specimen)測試不同晶粒尺寸之奈米結構316LVM不銹鋼之絕熱剪切變形行為。各於應變速率6 ×105s-1、8 ×105s-1和1 ×106s-1下進行試驗，藉由實驗所得之巨觀機械性質與和微觀破壞機制，以了解在極高應變速率下的動態剪切特性及剪切帶微觀組織(OM、SEM)之變化，以及晶粒尺寸對材料剪切變形行為有何影響。 實驗結果指出，應變速率及應變量對316LVM不銹鋼的巨觀機械性質影響甚鉅。試件遭受撞擊時，其塑流應力值隨著應變速率的增加而上升；然當塑流應力值達到最大值後，因為熱軟化之影響，會隨著應變量的增加而下降。316LVM不銹鋼的應變速率敏感性係數會隨應變速率之增加而上升，隨應變量之增加而下降。熱活化體積則隨著應變速率之增加而下降，隨應變量增加而增加。 在微觀方面，晶粒尺寸效應對316LVM不銹鋼剪切帶的生成及其剪切行為影響甚大。由光學顯微鏡之觀測，發現兩種晶粒尺寸之316LVM不銹鋼的絕熱剪切帶均為變態剪切帶，且剪切帶寬度隨應變速率增加而減小。剪切帶中心的局部應變量最大，隨著離開剪切帶的距離增加，局部應變量迅速減小。剪切帶鄰近區域的晶粒最小，隨著離開剪切帶的距離增加，晶粒尺寸也明顯增大。SEM破斷面分析發現兩種晶粒尺寸之316LVM不銹鋼破壞特徵為韌窩組織形貌，隨著應變速率增加，韌窩深度亦隨之增加。此外，破斷面上也觀察到節瘤狀形貌的存在，代表材料在塑性變的過程中曾發生熔化的現象。在兩種晶粒尺寸之316LVM不銹鋼的破斷面上並沒有觀察到任何的脆性劈裂形貌，顯示出這兩種晶粒尺寸之316LVM不銹鋼在極高速剪切荷載下仍然保持良好的塑變能力。
Date of Award2017 Jul 4
Original languageChinese
SupervisorWoei-Shyan Lee (Supervisor)

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