純銅是柔軟的金屬,紅橙色帶金屬光澤、延展性好、導熱性和導電性高,因此在各個領(lǐng)域被廣泛應用。但是純銅強度低、耐磨性差,導致其越來越無法滿足當今各個領(lǐng)域?qū)Σ牧细咝阅艿男枨�。傳統(tǒng)的材料強化方式在提高材料強度的同時會導致塑性急劇降低,這使得材料綜合力學性能提高并不明顯,實用性很低。所以,如何使純銅強度提高的同時塑性又不產(chǎn)生大幅度下降是研究的重點所在。近年來異質(zhì)結(jié)構(gòu)（Heterogeneous Structure）的提出為材料擁有優(yōu)異的強度和塑性提供了新的研究方向。在異質(zhì)結(jié)構(gòu)中,軟區(qū)域和硬區(qū)域（例如,小晶粒和大晶粒）混合在一起,軟區(qū)域比硬區(qū)域發(fā)生更大的塑性變形,因此塑性變形梯度增加。這種塑性變形梯度的調(diào)整需要存儲幾何必須位錯來維持,這些幾何必須位錯的存在有助于加工硬化,從而提高材料整體的強度和塑性。本文通過表面機械研磨（Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT）處理制備異質(zhì)結(jié)構(gòu)銅,所有樣品均進行SMAT處理15 min。通過控制樣品的厚度和單、雙面SMAT處理工藝制備了3mm-Cu-Dual、4mm-Cu-Dual、5mm-Cu-Dual、1.5mm... 

【文章來源】：昆明理工大學云南省

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

核殼結(jié)構(gòu)微觀組織圖[41]

昆明理工大學碩士學位論文5圖1.1核殼結(jié)構(gòu)微觀組織圖[41]Fig.1.1Core-shellmicrostructuremap[41]（2）雙峰晶粒最近的研究成果表明，Wang等人[42]在Cu中設(shè)計出一種晶粒尺寸雙峰分布[34]的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，在小于200nm的超細晶中隨機引入體積分數(shù)為25%，晶粒尺寸為微米級的晶粒。其制備工藝為先采用低溫軋制使晶粒進行細化，隨后進行退火產(chǎn)生二次再結(jié)晶使新晶粒不正常長大，如圖1.2所示。結(jié)果表明，這種雙峰晶粒（Bimodalgrains）試樣的力學性能與均質(zhì)的粗晶試樣相比，在屈服強度大幅度提升的同時均勻延伸率達到了30%，具有較高的應變硬化率。圖1.2雙峰晶粒微觀組織圖[42]Fig.1.2Bimodalgrainsmicrostructuremap[42]

昆明理工大學碩士學位論文6（3）分散納米域分散納米域材料（Dispersednanodomains）是Wu等人[43]所研發(fā)的一種新型異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)，如圖1.3所示，這種異質(zhì)結(jié)構(gòu)是通過脈沖電鍍的方法在粗晶鎳基體上制備許多直徑約為7nm且與基體具有少量晶體取向偏差（＜15°）納米級鎳微區(qū)的材料。這些分散的納米級鎳微區(qū)所占的體積分數(shù)很小，不足總體積的3%，但是數(shù)量很多，彼此靠近，由此構(gòu)想設(shè)計出的異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以使材料獲得高強度、高塑性、高應變硬化等理想的力學性能。這是因為數(shù)量眾多的納米級鎳微區(qū)之間彼此靠近，提高了位錯在基體間運動的阻力，導致位錯的運動受到阻礙并且相互之間產(chǎn)生碰撞。這種對位錯運動的阻礙使得位錯在粗晶鎳基體中大量聚集存貯，提高了材料的應變硬化率，保持良好塑性。同時大量納米級鎳微區(qū)界面之間有高度集中的位錯源和位錯，產(chǎn)生了很高的位錯強化來提高材料的強度，每組位錯在一個離散的區(qū)域邊界中已經(jīng)被隔離成為一個相對較低的能量結(jié)構(gòu)，所以在塑性變形和位錯儲存過程中，即使是小角度晶界也保持相當穩(wěn)定。“Ni納米域”系統(tǒng)是一個特殊的例子，因為納米級的微觀結(jié)構(gòu)控制一般難度較高，不易得到。但是此系統(tǒng)為異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計提供了重要的思路，為了設(shè)計一種具有優(yōu)異力學性能的異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料不僅僅需要建立位錯障礙同時也要留出足夠的空間，讓多重位錯累積[44,45]起來。圖1.3分散納米域材料微觀組織圖[43]Fig.1.3Dispersednanodomainsmicrostructuremap[43]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Cu-30Ni合金機械沖擊表面納米化組織和性能（英文）[J]. 毛向陽,李東陽,王章忠,趙秀明,蔡璐.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(06)
[2]一種細晶強化金屬材料新方法的研究[J]. 李靜媛,黃佩武,任學平,陳雨來.  輕合金加工技術(shù). 2007(08)
[3]金屬材料細晶強化工藝綜述[J]. 于朝清.  電工材料. 2006(03)
[4]基于圖像相關(guān)分析的砂土模型試驗變形場量測[J]. 李元海,朱合華,上野勝利,望月秋利.  巖土工程學報. 2004(01)



本文編號：3383546