纳米压痕法研究单晶Al3Sc相的硬度和杨氏模量

doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2020.02.049

金属热处理 ›› 2020, Vol. 45 ›› Issue (2): 250-252.DOI: 10.13251/j.issn.0254-6051.2020.02.049

纳米压痕法研究单晶Al₃Sc相的硬度和杨氏模量

李浩楠, 高坤元, 丁宇升, 吴晓蓝, 黄晖, 文胜平, 聂祚仁

北京工业大学材料科学与工程学院教育部先进功能材料重点实验室, 北京 100124

收稿日期:2019-09-02 出版日期:2020-02-25 发布日期:2020-04-03
通讯作者: 高坤元(1971—),女,教授,联系电话:010-67396439,E-mail:gaokunyuan@bjut.edu.cn
作者简介:李浩楠(1994—),男,硕士研究生,主要从事金属间化合物的研究,E-mail:724943045@qq.com。
基金资助:
国家科技部重点研发项目(2016YFB0300801);国家自然科学基金(51621003,51671005);北京市自然科学基金(2162006)

Hardness and Young's modulus of Al₃Sc single crystal studied by nanoindentation

Li Haonan, Gao Kunyuan, Ding Yusheng, Wu Xiaolan, Huang Hui, Wen Shengping, Nie Zuoren

The Key Laboratory of Advanced Functional Materials, College of Materials Science and Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China

Received:2019-09-02 Online:2020-02-25 Published:2020-04-03

摘要/Abstract

摘要：

使用EBSD和纳米压痕法研究毫米级块状单晶Al₃Sc对应的取向、硬度和杨氏模量。试验结果表明,选用过共晶Al-Sc合金加热至液态后缓慢冷却(60 ℃/h)可以得到毫米级单晶Al₃Sc,通过EBSD和纳米压痕法得到五个不同取向(567)、(139)、(124)、(113)和(144)单晶Al₃Sc的硬度在3.7~4.3 GPa,复合弹性响应模量在143.6~146.1 GPa。对比不同泊松比下各取向的杨氏模量理论值与试验值,发现泊松比为0.188时二者之间差异最小,对应各取向的杨氏模量试验值在157.5~160.6 GPa。

关键词: 单晶, 纳米压痕法, 杨氏模量, 各向异性

Abstract:

Orientation, hardness and Young's modulus of Al₃Sc single crystal were analyzed by using the electron back scatter diffraction (EBSD) and nanoindentation techniques. The results show that the Al₃Sc single crystal of about 1 mm in scale can be obtained by cooling eutectic Al-Sc alloy at rate of 60 ℃/h after heating to liquid. The hardness of the Al₃Sc single crystals orientated in (567), (139), (124), (113) and (144) directions is found to be between 3.7 and 4.3 GPa, and the composite elastic response modulus is between 143.6 and 146.1 GPa. By comparing the experimental and theoretical values of Young's modulus in each orientation under different Poisson's ratio, it can be concluded that the difference is the smallest when the Poisson's ratio is 0.188. The experimental Young's modulus in different orientations is between 157.5 and 160.6 GPa.

Key words: single crystal, nanoindentation, Young's modulus, anisotropy

中图分类号:

TG166.3

李浩楠, 高坤元, 丁宇升, 吴晓蓝, 黄晖, 文胜平, 聂祚仁. 纳米压痕法研究单晶Al₃Sc相的硬度和杨氏模量[J]. 金属热处理, 2020, 45(2): 250-252.

Li Haonan, Gao Kunyuan, Ding Yusheng, Wu Xiaolan, Huang Hui, Wen Shengping, Nie Zuoren. Hardness and Young's modulus of Al₃Sc single crystal studied by nanoindentation[J]. HTM, 2020, 45(2): 250-252.

[1]	高洁, 何承绪, 宋文乐, 杨富尧, 刘洋. 纵磁退火处理和张应力对1K101非晶合金薄带磁化特性及损耗的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(3): 39-43.
[2]	余世伦, 张孝军, 孔玢, 刘正乔, 余伟, 蒋孟玲. 退火工艺对冷轧工业纯钛带卷各向异性的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(3): 82-87.
[3]	李永顺, 玄伟东, 段方苗, 赵玉娟, 李俊杰, 王保军, 任兴孚, 任忠鸣. 应力对单晶高温合金再结晶的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(2): 48-52.
[4]	李亚红, 戚小薇, 王锡鹏, 何芳. 2A12铝合金退火塑性低原因分析[J]. 金属热处理, 2022, 47(1): 290-294.
[5]	孔令利, 贺瑞军, 刘杭, 成亦飞. 真空热处理后Ni-Co-W-Ta-Al-Cr-Mo-Re-Nb-Hf系镍基单晶高温合金表面的氧化状态分析[J]. 金属热处理, 2021, 46(8): 61-64.
[6]	刘吉兆, 刘巍, 袁浩登, 吴远志, 叶拓, 刘伟, 邓彬. 固溶时效处理对挤压态6082铝合金力学性能和组织的影响[J]. 金属热处理, 2021, 46(6): 82-87.
[7]	董智豪, 郑志军, 彭乐. 热处理对增材制造316L不锈钢组织各向异性的影响[J]. 金属热处理, 2021, 46(10): 45-52.
[8]	刘天成, 潘贇, 李广敏, 敫立国, 崔克胜. FeCoNiSiB非晶合金感生各向异性对磁性能的影响[J]. 金属热处理, 2021, 46(10): 53-57.
[9]	郝晓博, 李渤渤, 刘茵琪, 张强, 李洋. Ti70合金板的组织与力学性能的各向异性[J]. 金属热处理, 2020, 45(8): 34-37.
[10]	李旺珍, 孙有平, 何江美, 胡一杰, 万斯雨. Al-Cu-Mg-Sc合金组织与性能的各向异性[J]. 金属热处理, 2020, 45(6): 119-123.
[11]	孔祥磊, 黄国建, 周敬, 王杨. L485M管线钢的拉伸性能各向异性[J]. 金属热处理, 2020, 45(6): 124-128.
[12]	孔令利, 张善庆, 成亦飞, 罗炳威. 基于DD5单晶高温合金制件的时效处理转炉试验[J]. 金属热处理, 2020, 45(5): 69-73.
[13]	邓鹏, 孙红亮, 陈志元, 杨康, 蔡政坤. T5态7N01铝合金挤压型材的组织及拉伸性能各向异性[J]. 金属热处理, 2020, 45(3): 7-10.
[14]	刘筱, 王洋洋, 朱必武, 孙有平, 杨辉, 唐昌平. AZ31镁合金高应变速率轧制边裂及力学性能各向异性[J]. 金属热处理, 2020, 45(1): 181-187.
[15]	周舸，张善庆，莫卫红，孔令利. 真空热处理对DD6单晶合金表面氧化的影响[J]. 金属热处理, 2016, 41(6): 155-158.

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