對于傳統(tǒng)粗晶材料,退火通常會引起強度和硬度下降。然而,在許多納米/超細晶金屬和合金中發(fā)現,退火能引起強度和硬度的上升,稱為反�！巴嘶鹩不爆F象。這種退火引起的反常硬化現象已有許多理論解釋,例如:溶質在晶粒邊界的偏聚、晶粒邊界弛豫、第二相釘扎晶界等等。為證明何種機制對退火硬化起著主要作用,本文用電沉積的方法制備了單相的Ni（Fe）合金,Fe原子均勻分布在Ni的基體中,Fe原子的含量約為1%。該合金是Ni-Fe固溶體,沒有第二相存在,這樣可以排除第二相對退火硬化的影響。退火過程中,在晶粒開始長大的溫度之前,硬度確實有稍微升高。另外,在退火硬化的溫度進行長時間退火晶粒發(fā)生異常長大,硬度下降。晶格常數和原子探針的結果均表明:納米晶Ni（Fe）合金的退火硬化是由溶質原子和雜質原子在晶界的偏聚引起的。納米/超細晶金屬較傳統(tǒng)粗晶材料具有高得多的強度/硬度,超細的甚至是納米尺寸的晶粒也使它們具有非常好的電學、磁學、耐腐蝕性能等,這些優(yōu)越的性能使其具有很好的工程應用能力。但是,納米/超細晶金屬中高密度的晶界增加了其儲存能,導致它們的熱穩(wěn)定性很差,在低溫甚至室溫下晶粒就會長大,這些問題嚴重制約了其實際應用... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數】：127 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

惰性氣體冷凝法典型裝置

燕山大學工學博士學位論文-4-合金化法制備的是納米金屬粉體材料，球磨過程中往往需要惰性氣體保護，其對環(huán)境的要求比較苛刻。其次，機械合金化法在制備納米金屬粉體的過程中很容易引入雜質元素和氣體，最終很難獲得純凈的晶體材料，這些雜質、氣體以及氧化物夾渣等會嚴重影響后續(xù)燒結體的致密度和性能。另外，機械合金化法制備的納米粉體往往需要經過后續(xù)固化工藝才能獲得密實的塊體納米材料，在固化過程中往往需要較高的溫度和復雜的應力狀態(tài)，需要機械合金化法制備的粉體要具有很好的熱穩(wěn)定性，否則晶粒容易發(fā)生長大。有關機械球磨法制備納米晶材料的原理、特點和應用參閱文獻[27]。圖1-2機械球磨法的工藝示意圖Fig.1-2SchematicdisgramofMAprocess1.2.3非晶晶化法（CrystallizaiotnofAmorphousMaterials,CAM）非晶晶化法是采用快速凝固法將液態(tài)金屬制備成非晶條帶，再將非晶條帶經過熱處理使其晶化獲得納米晶條帶的方法。用非晶晶化法制備的納米晶材料，只有晶粒尺寸很小時，才能獲得較好的塑性。用該方法制備的納米晶材料的塑性對晶粒十分敏感，材料很容易脆化。圖1-3是非晶晶化法的工藝示意圖。用非晶晶化法制備的納米晶材料，晶界清潔，無任何污染，不含微孔隙，而且晶粒和晶界未受到較大外部壓力的影響[28,29]。另外，絕大多數非晶態(tài)條帶是通過快速凝固法制備的，盡管能生產出大量的樣品，但很難獲得大尺寸的塊狀材料。目前，利用此方法已制備出多種納米晶金屬材料，如：Fe基[30,31]，Co基[32,33]，Ni基[34]和Ti基[35,36]合金。

第1章緒論-5-圖1-3非晶晶化法的工藝示意圖Fig.1-3SchematicdisgramofCAMprocess1.2.4嚴重塑性變形法（SeverePlasticDeformation,SPD）嚴重塑性變形法是將材料進行超大塑性變形，通過缺陷運動細化晶粒，可以將晶粒細化到亞微米級甚至納米級的方法。嚴重塑性變形法是在20世紀90年代由俄羅斯科學家R.Z.Valiev教授和他的同事在進行剪切大變形試驗的基礎上發(fā)展起來的。與其他納米晶制備方法相比，嚴重塑性變形法的優(yōu)點是：適用范圍寬，可以制備大塊樣品；在試樣表面施力變形，試樣中沒有縮孔，沒有雜質，可以制備界面清潔的納米材料。而且，該方法具有可以應用到實際生產中的可能，引起了材料專家們越來越多的興趣和關注。目前，開發(fā)出的嚴重塑性變形法包括：等徑角擠壓（Equal-ChannelAngularExtrusion，ECAE）、累積疊軋（AccumulativeRoll-Bonding，ARB）和高壓扭轉法（HighPressureTorsion，HPT）等。ECAE法所采用的裝置如圖1-4所示。模具中有兩個以一定角度相交的等截面通道，試樣在上端壓桿作用下，通過轉角區(qū)時發(fā)生強烈的剪切變形，從而使組織得到顯著細化。該方法可以制備出方形或棒狀試樣，試樣直徑或對角線長度一般不超過20mm。由于變形前后試樣的外徑和形狀基本沒有改變，因此，可進行多次重復擠壓，增大組織細化的作用。目前，ECAE法已在納米/超細晶Cu、Al、Mg、Ti等合金的制備和研究中得到廣泛應用[37-42]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]納米晶錳的制備與力學性能研究[J]. 史鑒,李建功,孫曉軍.  稀有金屬材料與工程. 2007(05)
[2]非晶晶化制備細晶TiAl基合金[J]. 張俊紅,黃伯云,賀躍輝,劉詠,張永紅.  航空材料學報. 2002(04)



本文編號：3227628