本文關(guān)鍵詞：納晶基雙峰材料的力學(xué)性能研究

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【摘要】：納晶材料與相應(yīng)的傳統(tǒng)粗晶材料相比具有較高的強(qiáng)度和較好的耐磨性能,但其延性很低,限制了納晶材料在工程領(lǐng)域的應(yīng)用。為了克服納晶材料低延性的缺陷,人們提出了許多改善納晶材料延性的方法,其中最普遍有效的一種就是制備具有雙峰結(jié)構(gòu)的納晶材料,在這樣的結(jié)構(gòu)中,納晶基體提供高強(qiáng)度,而粗晶晶粒增加材料的延性,使納晶材料在強(qiáng)度損失較小的情況下,延性相對(duì)大幅提高。為了研究納晶雙峰材料的本構(gòu)關(guān)系和力學(xué)性能,本文基于位錯(cuò)機(jī)制和背應(yīng)力理論建立了納晶雙峰材料的復(fù)合本構(gòu)模型,模型忽略了晶界滑移、晶粒旋轉(zhuǎn)、擴(kuò)散蠕變等變形機(jī)制對(duì)本構(gòu)行為的影響,材料中粗晶顆粒和納晶顆粒的主要變形機(jī)制為晶內(nèi)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),同時(shí)考慮了由微裂紋發(fā)射位錯(cuò)引起的背應(yīng)力。本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論總結(jié)如下:(1)以納晶雙峰Cu-Ag合金為例計(jì)算得到該材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn),并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明本文的模型能夠很好的預(yù)測(cè)材料的本構(gòu)行為,理論預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值基本一致。(2)在納晶雙峰材料的本構(gòu)模型中,微裂紋生成于納晶區(qū)域,裂紋尖端與粗晶顆粒相交,隨著外界載荷的增大,裂紋尖端沿滑移面發(fā)射位錯(cuò)至粗晶對(duì)面晶界處并堆積,產(chǎn)生了背應(yīng)力,反作用于微裂紋,阻礙了類(lèi)似位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),為該材料帶來(lái)了較強(qiáng)的應(yīng)變硬化能力。(3)以納晶雙峰Cu為例,分析了晶粒尺寸分布對(duì)納晶雙峰材料力學(xué)性能的影響及其機(jī)理。分析結(jié)果顯示:1)材料的強(qiáng)度隨納晶晶粒尺寸增大而明顯降低,但延性與應(yīng)變硬化能力隨之增大而提高;2)粗晶晶粒尺寸增大時(shí),各向同性應(yīng)變硬化引起的流動(dòng)應(yīng)力隨之降低,而背應(yīng)力提高,材料的強(qiáng)度受兩部分綜合影響,但材料的延性與應(yīng)變硬化能力始終隨粗晶晶粒尺寸增大而增大;3)材料的強(qiáng)度隨粗晶體積分?jǐn)?shù)增大而降低,但延性與應(yīng)變硬化能力隨之增大而提高。(4)以納晶雙峰Cu為例,分析了外界因素(應(yīng)變速率、變形溫度)對(duì)納晶雙峰材料力學(xué)性能的影響及其機(jī)理。分析結(jié)果顯示:材料的強(qiáng)度隨應(yīng)變速率增大而提高,延性隨應(yīng)變速率增大而降低;材料的強(qiáng)度隨溫度增大而降低,延性隨溫度增大而提高。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB301

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 余海燕;王友;;不同溫度和應(yīng)變速率下TRIP鋼的流動(dòng)應(yīng)力[J];同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年02期

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3 王剛鋒,馮西橋,余壽文;納米晶體材料的有效彈性模量與界面效應(yīng)[J];科學(xué)通報(bào);2002年14期

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本文編號(hào)：1240379