【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)材料綜合性能的要求也越來越高。晶粒細(xì)化是材料強(qiáng)韌化的機(jī)制之一,通常把晶粒尺寸為100-1000nm的材料,稱為超細(xì)晶材料,由于超細(xì)晶材料具有細(xì)小的微觀組織,具備獨(dú)特的力學(xué)性能和應(yīng)用前景。超細(xì)晶材料的制備方法和力學(xué)性能的研究已成為材料科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。為研究通過等徑通道擠壓法(ECAP)制備的超細(xì)晶銅的結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性及其對(duì)材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響。本文利用Hopkinson壓桿及MTS液壓伺服試驗(yàn)機(jī)對(duì)ECAP超細(xì)晶銅和原始銅帽型剪切試樣進(jìn)行應(yīng)變控制加載,結(jié)合圖像數(shù)字相關(guān)法及“凍結(jié)”回收試樣的微觀和XRD分析,對(duì)其動(dòng)態(tài)剪切變形行為及微觀組織演化開展研究。結(jié)果顯示:(1)ECAP超細(xì)晶銅較原始粗晶銅動(dòng)態(tài)剪切屈服強(qiáng)度及流動(dòng)應(yīng)力提高,與準(zhǔn)靜態(tài)相比具有顯著的應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)。ECAP超細(xì)晶銅在準(zhǔn)靜態(tài)剪切下具有應(yīng)變硬化特征,但在高應(yīng)變率下剪切應(yīng)力-應(yīng)變曲線屈服后立即發(fā)生應(yīng)變軟化,其應(yīng)變硬化率為負(fù)值;因此,ECAP細(xì)晶銅在沖擊下易發(fā)生絕熱剪切失穩(wěn)破壞。(2)微觀組織顯示,ECAP超細(xì)晶銅在剪切應(yīng)變?yōu)?.14時(shí)即產(chǎn)生絕熱剪切帶,帶內(nèi)為再結(jié)晶的等軸細(xì)晶粒,隨應(yīng)變發(fā)展,再結(jié)晶帶變寬,并且再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是導(dǎo)致ECAP超細(xì)晶銅在高應(yīng)變率剪切變形時(shí)發(fā)生應(yīng)變軟化的原因,按塑性功計(jì)算的高應(yīng)變率下動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度為325k。(3)ECAP后的超細(xì)晶銅在準(zhǔn)靜態(tài)剪切下具有應(yīng)變硬化特征,但在高應(yīng)變率下剪切應(yīng)力-應(yīng)變應(yīng)變曲線呈軟化特征;高加載率下產(chǎn)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的絕熱剪切帶是導(dǎo)致應(yīng)變硬化率為負(fù)的原因。同一應(yīng)變率下超細(xì)晶銅剪切區(qū)再結(jié)晶的寬度與應(yīng)變呈線性關(guān)系;隨著應(yīng)變率的增加超細(xì)晶銅的屈服強(qiáng)度和流動(dòng)應(yīng)力也越來越大,應(yīng)變硬化率隨著應(yīng)變率的增加越來越小。(4)同一應(yīng)變下隨著應(yīng)變率的提高,剪切帶的寬度越來越寬;同應(yīng)變率下絕剪切帶寬度隨著應(yīng)變的增加越來越寬;并且同一剪應(yīng)變下應(yīng)變率越高剪切帶寬度越窄。并且證明再結(jié)晶優(yōu)先形成于剪切帶的中間位置,隨著應(yīng)變的的發(fā)展不斷的向兩側(cè)擴(kuò)展。
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.11;TG376
【圖文】：

現(xiàn)出優(yōu)秀的力學(xué)性能,但是卻由于制備工藝技術(shù)和工藝的限制,無法得到大批量、晶粒學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的提高對(duì)于超細(xì)晶材料的生生產(chǎn)工藝主要分為兩大類型：一是軋制法料軋制成塊狀；二是大塑性變形法(Severe P最多方法,這個(gè)類型的方法主要分為以下四annel Angular Pressing, ECAP),二是高速扭化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapour Deposititive roll-bonding, ARB)等[7,15]。這些方法目前于不同的工作狀況可以選擇不同的方法。并其合金的超細(xì)晶材料。下面簡(jiǎn)單介紹這四種法(ECAP)法是應(yīng)用最廣的一種方法,最早是前蘇聯(lián)科期被廣泛應(yīng)用[7]。

大角度晶界形成,晶粒被細(xì)化到亞微米級(jí)甚至納米級(jí)[11,16]。1.2.2 累積疊軋(ARB)累積疊軋法是20世紀(jì)90年代日本科學(xué)家Saito首次提出來的[17],其過程如圖1.2所示。其過程為選取條狀試樣現(xiàn)進(jìn)行表面處理,把試樣疊放在一起,之后采用傳統(tǒng)的熱軋工藝進(jìn)行軋制,可以把試樣粘合在一起。再把得到的試樣平均切割多份,再進(jìn)行表面處理,重復(fù)之前的熱軋步驟。通過多次的重復(fù)過程,試樣可以發(fā)生很大的塑性變形。在實(shí)驗(yàn)過程中熱軋的溫度和軋制的時(shí)間等,最終對(duì)試樣的晶粒尺寸和晶粒結(jié)構(gòu)都會(huì)有很大的影響[18-20]。圖1.2累積疊軋工藝流程[17]1.2.3 高速扭轉(zhuǎn)法(HPT)高速扭轉(zhuǎn)法是20世紀(jì)三十年代Bridgman提出來的[21]。如圖1.3是其原理圖。圖中a為實(shí)驗(yàn)裝置原理說明書

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 謝奎;索濤;李玉龍;趙峰;;不同溫度下超細(xì)晶銅的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮力學(xué)行為[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2011年08期

2 李軍偉,李明揚(yáng),郭小龍,李守新;疲勞態(tài)銅單晶高速形變下絕熱剪切帶的形成[J];金屬學(xué)報(bào);2005年02期

3 索濤,李玉龍;等徑通道擠壓中晶粒細(xì)化影響因素的研究進(jìn)展[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2004年01期

4 楊揚(yáng),程信林;絕熱剪切的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2002年03期

5 羅文波;關(guān)于“平面純剪切大變形等效應(yīng)變分析”一文的討論[J];塑性工程學(xué)報(bào);2001年01期

6 吳世丁,李強(qiáng),姜傳斌,李廣義,王中光;銅單晶ECAE過程的剪切特征[J];金屬學(xué)報(bào);2000年06期

本文編號(hào)：2719873