Grain interaction in local plastic deformation of welded structural steel - Influence of length scale on sub-grain deformation behaviour for polycrystalline BCC material

Tutkimustuotos

Tutkijat

Organisaatiot

Kuvaus

Rakenneteräkset ovat yleisimmin käytetty materiaali kuljetusvälineteollisuudessa. Jotta perusmateriaalin ominaisuuksia voidaan hyödyntää parhaalla mahdollisella tavalla hitsatuissa rakenteissa kuten laivoissa, tarvitaan syvällistä tietoa materiaalin käyttäytymisestä. Tämä väitöskirja tutkii monikiteisiä teräksiä, joissa on tilakeskeinen kuutiollinen kiderakenne. Olennaista teräksen tehokkaassa hyödyntämisessä on mikrorakenteen ja lujuuden välisten tekijöiden määrittäminen. Tässä työssä keskitytään hitsatun rakenneteräksen mikrorakenteen ja plastisen deformaation karakterisointiin. Mikrorakenne ja plastinen deformaatio mitataan elektronisuihkumikroskopian (SEM) avulla, sekä mikrorakenteen geometrisia mittoja verrataan paikallisiin materiaalin lujuusarvoihin. Lujuutta mitataan instrumentoidulla kovuuskokeella eri mittakaavoissa, kattaen deformaatioalueen koon yksittäisen kiteen murto-osasta kymmeniin kiteisiin. Kovuusmittauksista tehdään mikrorakenneanalyysiin soveltuvat poikkileikkaukset, jotta deformaatioprosessin tilastollinen vaihtelu pystytään määrittämään. Kideorientaatioanalyysiä varten kehitetään jälkikäsittely- ja analysointimenetelmät, joilla paikalliset deformaatioalueet voidaan määrittää kiteeseen muodostuvien alirakenteiden perusteella. Työn tulokset osoittavat, että kidekokojakauma vaikuttaa huomattavasti hitsatun teräksen lujuuteen ja plastisen deformaatioalueen laajuus osoitetaan riippuvaiseksi teräksen keskimääräisestä kidekoosta. Lisäksi eri kokoisten kiteiden vuorovaikutus vaikuttaa oleellisesti deformaatioprosessiin. Kovuusmittausarvojen hajonta on suurinta kidevuorovaikutuksen takia, kun kovuusmittausjäljen diagonaalimitta on 0.1 – 2 kertaa keskimääräinen kidekoko (dv). Tämä mittakaava sijaitsee yksittäiskiteen deformaation ja kontinuumimekaniikan rajapinnassa. Mitattu kovuuden hajonta pienenee huomattavasti, kun kovuusmittausjäljen koko on moninkertainen keskimääräiseen kidekokoon nähden. Tässä mittakaavassa lujuuteen vaikuttaa eniten keskimääräinen kidekoko ja kidekoon hajonta. Nämä tekijät voidaan ottaa huomioon lujuuden ennustamisessa käyttämällä tilavuuspainotettua keskimääräistä kidekokoa (dv). Tätä parametria käytetään modifioidussa Hall-Petch yhtälössä lujuuden ennustamiseen, ja suoritettujen validointivertailujen perusteella sen todetaan soveltuvan laaja-alaisesti kidekokoriippuvaisten mekaanisten ominaisuuksien ennustamiseen.

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
Valvoja/neuvonantaja
Kustantaja
  • Aalto University
Painoksen ISBN978-952-60-8806-8
Sähköinen ISBN978-952-60-8807-5
TilaJulkaistu - 2019
OKM-julkaisutyyppiG4 Tohtorinväitöskirja (monografia)

    Tutkimusalat

  • kidekoko, paikallinen plastinen deformaatio, Hall-Petch yhtälö, heterogeeninen monikiteinen materiaali, EBSD

ID: 38797447