發(fā)布時(shí)間：2020-12-20 00:44

　　近年來(lái),隨著微機(jī)電系統(tǒng)、磁存儲(chǔ)介質(zhì)和微型醫(yī)療器械的快速發(fā)展,特征尺寸在微米量級(jí)的構(gòu)件得到了廣泛使用。在實(shí)際應(yīng)用中,微構(gòu)件的破壞往往與復(fù)雜多變的循環(huán)載荷有關(guān)。目前關(guān)于微尺度材料在循環(huán)扭轉(zhuǎn)下的力學(xué)行為實(shí)驗(yàn)研究還十分匱乏,因此深入開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究將對(duì)微構(gòu)件的設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化具有重要指導(dǎo)意義。本文采用課題組開(kāi)發(fā)的微纖維扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)裝置,分別對(duì)直徑50μm、35μm、20μm的多晶銅絲進(jìn)行了循環(huán)扭轉(zhuǎn)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究。本文主要的研究?jī)?nèi)容和成果如下:（1）對(duì)直徑50μm銅絲進(jìn)行了應(yīng)變幅值為0.66%至2.2%的對(duì)稱循環(huán)扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:銅絲在對(duì)稱循環(huán)下呈現(xiàn)循環(huán)硬化行為,且硬化程度隨應(yīng)變幅值的增大而增加。根據(jù)位錯(cuò)增殖以及滑移規(guī)律對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行了分析。（2）對(duì)直徑50μm銅絲進(jìn)行了不同初始應(yīng)變、應(yīng)變幅值和應(yīng)變速率下的非對(duì)稱循環(huán)扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)初期,平均規(guī)范化扭矩松弛較快,一定周次后達(dá)到飽和;隨著初始應(yīng)變?cè)酱�、�?yīng)變幅值或應(yīng)變速率越小,平均規(guī)范化扭矩松弛越快、飽和越慢。通過(guò)分析位錯(cuò)與晶界的相互作用,對(duì)松弛行為進(jìn)行了討論。（3）對(duì)直徑50μm銅絲進(jìn)行不同熱處理工藝,得到三種不同晶粒尺寸試樣。分別對(duì)其進(jìn)行單... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

多晶材料晶粒尺寸與強(qiáng)度關(guān)系：Hall-Petch關(guān)系和反Hall-Petch關(guān)系

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 是剪切模量，crss 是分解剪切應(yīng)力，d 是微柱直徑，b 是 Burgers 矢量的律的斜率， A是常數(shù)。對(duì)于 FCC 金屬， =0.71， = -0.66。實(shí)驗(yàn)方面的了人們對(duì)其物理機(jī)制的探索。迄今為止，先后提出了各種物理機(jī)制，如位制[7]、位錯(cuò)源截?cái)鄼C(jī)制[8]、位錯(cuò)源耗盡機(jī)制[27]等。對(duì)于位錯(cuò)饑餓引起的尺度r 等[12]認(rèn)為微柱在初始屈服后，試樣內(nèi)部新產(chǎn)生的位錯(cuò)立即滑出試樣表面位錯(cuò)缺乏，從而導(dǎo)致位錯(cuò)源形核需要更高的外部載荷。這個(gè)機(jī)制在離散位位透射電子顯微鏡[29]研究中得到證實(shí)。除了以上的機(jī)制外，最近 Dunsby 等[30]認(rèn)為試樣內(nèi)的位錯(cuò)源形核需要一定的空間，如果試樣尺寸較小，位將變難，從而引起了較高的強(qiáng)度。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文度。傳統(tǒng)理論認(rèn)為材料發(fā)生塑性變形時(shí)，位錯(cuò)源形核產(chǎn)生的位錯(cuò)向前運(yùn)動(dòng)并與晶界發(fā)生相互作用（如吸收、塞積）是材料加工硬化的原因，但在微尺度下，許多控制塊體材料的變形機(jī)制已被證明無(wú)效。為了解釋微尺度下應(yīng)變梯度產(chǎn)生的尺度效應(yīng)，F(xiàn)leck[3]提出了應(yīng)變梯度塑性理論。該理論認(rèn)為，為調(diào)節(jié)晶格曲率而產(chǎn)生的幾何必需位錯(cuò)（Geometrically Necessary Dislocations，GNDs）會(huì)阻礙統(tǒng)計(jì)學(xué)儲(chǔ)存位錯(cuò)（Statistically Stored Dislocations，SSDs）的運(yùn)動(dòng)，從而增強(qiáng)材料的加工硬化。在薄膜彎曲和細(xì)絲扭轉(zhuǎn)中，幾何必需位錯(cuò)向試樣中心聚集，這在離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)和分子動(dòng)力學(xué)研究[31-34]中得到證實(shí)。研究表明在非均勻變形中，幾何必需位錯(cuò)產(chǎn)生的附加強(qiáng)化是引起尺度效應(yīng)的微觀物理機(jī)制[2,3,5,18,19,35]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微米尺度銅鍵合絲疲勞性能研究[J]. 趙爽,趙子華,雷鳴,葉桁,祁鳳彩.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(18)

博士論文
[1]微米尺度金屬絲反常塑性行為實(shí)驗(yàn)與理論研究[D]. 劉大彪.華中科技大學(xué) 2014
[2]小尺度材料力學(xué)行為的尺度效應(yīng)及其離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)機(jī)制[D]. 范海冬.華中科技大學(xué) 2012



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