納米結(jié)構(gòu)金屬具有很高的強(qiáng)度,但是大部分情況下,均勻拉伸伸長(zhǎng)率較低。梯度納米結(jié)構(gòu)材料很好的克服了納米材料的這一缺陷,由于其晶粒尺寸在空間上呈現(xiàn)梯度分布,不同尺寸的晶粒之間相互作用,產(chǎn)生了協(xié)同強(qiáng)化,大幅提高了材料的強(qiáng)度和硬度。而在各層材料之間的應(yīng)變協(xié)調(diào)作用下,材料的均勻拉伸伸長(zhǎng)率也得到了顯著提升。梯度納米結(jié)構(gòu)材料優(yōu)異的強(qiáng)度和塑性使其成為了研究的一大熱點(diǎn)。本文針對(duì)梯度納米結(jié)構(gòu)材料的制備技術(shù)和力學(xué)性能表征進(jìn)行了如下工作:（1）對(duì)表面碾壓（SMRT）制備梯度納米結(jié)構(gòu)材料的方法進(jìn)行改進(jìn)。提出了通過(guò)氣壓調(diào)整壓頭壓入量的方法,設(shè)計(jì)了小型的原型機(jī)用于模擬實(shí)驗(yàn)的工況,并根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)實(shí)驗(yàn)的電機(jī)功率進(jìn)行了校核。此外,針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了恒壓進(jìn)給裝置、抗撓曲裝置,用于保障試樣加工的穩(wěn)定性。并通過(guò)表面壓痕有限元模擬,獲得了實(shí)驗(yàn)中輸入氣壓與壓入深度的匹配關(guān)系。最后搭建了SMRT的設(shè)備,并制備了具有梯度結(jié)構(gòu)的316L不銹鋼。（2）基于Estrin等提出的位錯(cuò)密度演化方程,在abaqus中建立了與之對(duì)應(yīng)的子程序Vumat。采用AISI4340的材料參數(shù),建立了表面碾壓（SMRT）的有限元模型,對(duì)單次碾壓和多次碾壓的工況分別... 

【文章來(lái)源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同實(shí)驗(yàn)組屈服強(qiáng)度與晶粒尺寸關(guān)系的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

第 1 章 緒論塑性是指材料在外力作用下發(fā)生不可恢復(fù)變形而不被破壞的能力結(jié)構(gòu)和變形機(jī)制，塑性往往會(huì)因?yàn)榫Я３叽绲臏p小而得到提高。結(jié)果來(lái)看，絕大多數(shù)納米晶的均勻拉伸伸長(zhǎng)率小于 5%[7]，相比于屬呈現(xiàn)出強(qiáng)度較高，但是塑性偏低的本征特征。如圖 1-2 所示，m 的納米 Cu，均勻拉伸伸長(zhǎng)率低于 10%[8]，遠(yuǎn)低于粗晶 Cu。但是分納米結(jié)構(gòu)金屬具有較高的均勻拉伸伸長(zhǎng)率，這說(shuō)明低塑性并非。

圖 1-3 雙峰結(jié)構(gòu) Cu 及其拉伸曲線(xiàn)圖[9]孿晶強(qiáng)化也能有效的解決納米晶塑性較低的問(wèn)題[10]，Lu 等人采用電沉積的方法納米結(jié)構(gòu)銅中加入了納米孿晶[11,12]，通過(guò)該方法制備獲得的孿晶 Cu，屈服強(qiáng)度高達(dá)900MPa，抗拉強(qiáng)度為 1068MPa，均是粗晶銅的十倍。同時(shí)由圖 1-4 可以看出，經(jīng)過(guò)晶強(qiáng)化的納米結(jié)構(gòu)銅均勻伸長(zhǎng)率為 12-14%，遠(yuǎn)高于普通的納米結(jié)構(gòu)銅。因此可以看孿晶強(qiáng)化也能很好的實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度-塑性的匹配。


本文編號(hào)：3463981