金屬材料中晶粒尺寸減小,材料的強度和硬度顯著增加,其原因是隨著晶粒尺寸的減小,材料中引入了大量晶界,位錯運動受到的阻礙增大,材料變形困難。隨著納米晶體材料的研究逐漸深入,人們發(fā)現(xiàn),相對粗晶材料而言,納米晶體材料由于存在高密度晶界,在較低的溫度下就會發(fā)生晶粒粗化,進而失去優(yōu)異的性能,例如,在室溫下Cu、Ag、Al等納米金屬就會發(fā)生明顯的晶粒粗化。納米晶體材料本征熱穩(wěn)定性差已成為其“阿喀琉斯之踵”,極大地限制了其應(yīng)用前景,特別是高溫應(yīng)用方面。不僅如此,納米金屬在塑性變形過程中易發(fā)生機械驅(qū)動晶粒長大,如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、疲勞等過程中均觀察到明顯的晶粒長大現(xiàn)象,導(dǎo)致納米金屬材料在使役過程中容易失效;由于塑性變形過程中容易發(fā)生晶粒長大使得晶粒尺寸難以細化至100 nm以下,所以機械驅(qū)動晶粒長大行為也極大地限制了納米金屬材料的制備。本工作采用塑性變形法制備出晶粒尺寸呈梯度分布的納米晶純Cu和Ni樣品,系統(tǒng)研究了平均晶粒尺寸不同得納米晶及超細晶在等溫退火時的熱穩(wěn)定性,對樣品微觀結(jié)構(gòu)進行了表征并闡明了納米晶熱穩(wěn)定性的晶粒尺寸效應(yīng)及其原因。此外,本工作還研究了梯度納米晶純Cu、Ag、Ni樣品在準靜態(tài)拉伸... 

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 納米結(jié)構(gòu)晶體材料概述
        1.1.1 納米結(jié)構(gòu)晶體材料的定義及分類
        1.1.2 納米結(jié)構(gòu)晶體材料的制備
        1.1.3 梯度納米結(jié)構(gòu)材料簡述
    1.2 納米結(jié)構(gòu)晶體材料晶界結(jié)構(gòu)與晶界能量
        1.2.1 納米晶晶界結(jié)構(gòu)
        1.2.2 晶界能量
        1.2.3 晶界可動性
    1.3 納米結(jié)構(gòu)晶體材料熱穩(wěn)定性
        1.3.1 納米晶熱穩(wěn)定性表現(xiàn)
        1.3.2 熱驅(qū)動納米晶粒長大
        1.3.3 提高納米結(jié)構(gòu)晶體材料熱穩(wěn)定性的方法
    1.4 納米結(jié)構(gòu)晶體材料機械穩(wěn)定性
        1.4.1 納米晶塑性變形機制
        1.4.2 機械驅(qū)動納米晶粒長大
        1.4.3 提高納米結(jié)構(gòu)晶體材料機械穩(wěn)定性的方法
    1.5 本論文工作意義、目的及主要內(nèi)容
第2章 樣品制備與實驗方法
    2.1 樣品制備
    2.2 微觀結(jié)構(gòu)表征
        2.2.1 激光共聚焦顯微鏡觀察(CLSM)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
        2.2.3 電子背散射衍射分析(EBSD)
        2.2.4 透射電子顯微鏡(TEM)及能譜分析(EDS)
    2.3 熱分析
    2.4 力學性能測試
        2.4.1 顯微硬度測試
        2.4.2 納米壓痕測試
        2.4.3 單向拉伸實驗
第3章 表面機械碾磨制備納米金屬材料熱穩(wěn)定性
    3.1 引言
    3.2 納米晶Cu熱穩(wěn)定性的晶粒尺寸效應(yīng)
        3.2.1 表面機械碾磨制備納米晶Cu微觀結(jié)構(gòu)
        3.2.2 表面機械碾磨制備納米晶Cu熱穩(wěn)定性
        3.2.3 納米晶Cu熱穩(wěn)定性影響因素
        3.2.4 納米晶Cu熱穩(wěn)定性提高的微觀機制
    3.3 納米晶Ni熱穩(wěn)定性的晶粒尺寸效應(yīng)
        3.3.1 表面機械碾磨制備納米晶Ni微觀結(jié)構(gòu)
        3.3.2 表面機械碾磨制備納米晶Ni熱穩(wěn)定性
        3.3.3 討論
    3.4 本章小結(jié)
第4章 表面機械碾磨制備納米金屬材料機械穩(wěn)定性
    4.1 引言
    4.2 納米晶Cu機械穩(wěn)定性的晶粒尺寸效應(yīng)
        4.2.1 表面機械碾磨制備納米晶Cu微觀結(jié)構(gòu)
        4.2.2 表面機械碾磨制備梯度納米晶Cu拉伸行為
        4.2.3 表面機械碾磨制備納米晶Cu機械穩(wěn)定性
        4.2.4 分析與討論
    4.3 納米晶Ag、Ni機械穩(wěn)定性的晶粒尺寸效應(yīng)
        4.3.1 表面機械碾磨制備納米晶Ag、Ni微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.2 表面機械碾磨制備納米晶Ag、Ni機械穩(wěn)定性
        4.3.3 討論
    4.4 本章小結(jié)
第5章 全文總結(jié)
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]梯度納米結(jié)構(gòu)材料[J]. 盧柯.  金屬學報. 2015(01)
[2]映像力對高純鋁自由表面附近位錯組態(tài)的影響[J]. 李東,毛衛(wèi)民,余永寧.  北京科技大學學報. 2007(11)



本文編號：3733230