本文關(guān)鍵詞：梯度結(jié)構(gòu)IF鋼的力學(xué)行為研究

  更多相關(guān)文章： IF鋼 梯度結(jié)構(gòu) 力學(xué)性能 屈服行為

【摘要】：單級、均質(zhì)納米金屬材料在室溫準(zhǔn)靜態(tài)拉伸過程中，表現(xiàn)出低塑性的缺陷是限制其發(fā)展的重大瓶頸。而通過改變微結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生應(yīng)變梯度和應(yīng)力梯度以提高納米金屬綜合力學(xué)性能，為我們克服這一瓶頸提供了新的思路。與此同時(shí)，在研究梯度結(jié)構(gòu)材料綜合力學(xué)性能時(shí)，還發(fā)現(xiàn)了類似于傳統(tǒng)低碳鋼中的屈服降行為。因而關(guān)于梯度納米金屬中出現(xiàn)的不同的屈服行為，對其微觀機(jī)理的解釋以及它的出現(xiàn)與存在又會怎樣影響材料的力學(xué)性能，是梯度結(jié)構(gòu)材料研究領(lǐng)域內(nèi)相當(dāng)重要的科學(xué)問題。通過對梯度納米金屬宏觀力學(xué)性能、屈服行為、應(yīng)變硬化行為、表面局部應(yīng)變的分布與演化等的分析和討論，加深對上述科學(xué)問題的理解，并拓展對梯度結(jié)構(gòu)金屬中屈服現(xiàn)象的認(rèn)知，最終希望能對納米結(jié)構(gòu)金屬力學(xué)性能的優(yōu)化、梯度納米結(jié)構(gòu)金屬力學(xué)行為的認(rèn)識與發(fā)展提供一點(diǎn)參考。 本文選取IF鋼為實(shí)驗(yàn)材料，采用表面機(jī)械碾磨處理（SurfaceMechanical grinding Treatment, SMGT）技術(shù)原理，以表面納米化方式加工IF鋼薄板，并通過采用不同的加工工藝，制備出多種具有不同屈服行為的梯度結(jié)構(gòu)IF鋼。根據(jù)準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果、采用顯微硬度測試、循環(huán)應(yīng)力松弛、三維全場應(yīng)變測試等實(shí)驗(yàn)方法，分別對梯度結(jié)構(gòu)IF鋼中出現(xiàn)的幾種不同屈服行為進(jìn)行測試分析。最后，還通過改變樣品的應(yīng)變加載路徑，分析了應(yīng)變路徑改變時(shí)對梯度結(jié)構(gòu)IF鋼 中有無特殊屈服行為的影響，以及對比不同路徑下的力學(xué)性能。其主要的研究研究結(jié)果如下： (1) SMRGT處理得到的IF鋼，其屈服強(qiáng)度可以提高到退火態(tài)的2-3倍，而且均勻延伸率保持在90%以上。然而，隨著加工工藝的改變，梯度結(jié)構(gòu)IF鋼中相繼出現(xiàn)“up turn、yield drop+up turn、yield drop”等不同的屈服行為，加上退火態(tài)樣品的屈服現(xiàn)象，共有4種不同的屈服行為。 (2)從顯微硬度測試的結(jié)果來看，幾種樣品表層硬度高，芯部層硬度低，但芯部層的硬度還是要高于退火態(tài)樣品，說明樣品在加工過程中，表層晶粒與芯部晶粒都受到了影響；與此同時(shí)，，對比拉伸前后的硬度結(jié)果，樣品主要的加工硬化能力來源于芯部晶粒，但是表層晶粒也參與了一定的加工硬化過程。 (3)從循環(huán)應(yīng)力松弛的結(jié)果來看，其中“up turn、yield drop”等現(xiàn)象的發(fā)生，是由于可動位錯(cuò)密度的下降，可動位錯(cuò)不足，導(dǎo)致加工硬化率的不足，與此同時(shí)物理激活體積上升，表示位錯(cuò)運(yùn)動穿越障礙的平均自由程增加，位錯(cuò)運(yùn)動阻礙增加；而隨后加工硬化能力的回復(fù)，是由于可動位錯(cuò)密度的回升，物理激活體積下降了，表示位錯(cuò)運(yùn)動穿越障礙的平均自由程降低，位錯(cuò)運(yùn)動得以繼續(xù)。 (4)從DIC實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，“up turn”現(xiàn)象的出現(xiàn)，樣品局部出現(xiàn)高應(yīng)變區(qū)，但是這種高應(yīng)變區(qū)并不會發(fā)展成頸縮區(qū)，它會隨著拉伸的繼續(xù)而逐漸消失；“yield drop+up turn”現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，樣品局部會出現(xiàn)兩個(gè)高應(yīng)變區(qū)，其中一個(gè)高應(yīng)變區(qū)最終發(fā)展成了頸縮區(qū)，而另一高應(yīng)變區(qū)也在拉伸過程中逐漸消失；而對于單純的“yield drop”現(xiàn)象，樣品會在拉伸初期，也會出現(xiàn)一個(gè)高應(yīng)變區(qū)，高應(yīng)變區(qū)的出現(xiàn)對應(yīng)著屈服降發(fā)生時(shí)的應(yīng)變，而這個(gè)高應(yīng)變區(qū)很快會發(fā)展成頸縮區(qū)。 (5)梯度結(jié)構(gòu)IF鋼中出現(xiàn)多種不同的屈服行為與拉伸的應(yīng)變路徑有關(guān)：當(dāng)樣品加工時(shí)球的碾壓的方向平行于拉伸的加載方向，不管如何改變壓入深度，樣品都只有一種光滑連續(xù)型的屈服行為；當(dāng)球的碾壓的方向垂直于拉伸的加載方向時(shí)，隨著壓入深度的增加，樣品相繼會出現(xiàn)“up turn”、“yield drop+up turn”、“yield drop”等不同的屈服現(xiàn)象。
【關(guān)鍵詞】：IF鋼 梯度結(jié)構(gòu) 力學(xué)性能 屈服行為
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 納米結(jié)構(gòu)金屬力學(xué)性能12-14
• 1.1.1 強(qiáng)度與塑性12-13
• 1.1.2 納米金屬的應(yīng)變硬化機(jī)制13-14
• 1.2 梯度結(jié)構(gòu)金屬材料力學(xué)行為14-25
• 1.2.1 梯度納米結(jié)構(gòu)金屬制備方法14-16
• 1.2.2 梯度納米晶結(jié)構(gòu)金屬的力學(xué)性能16-18
• 1.2.3 梯度納米結(jié)構(gòu)金屬的應(yīng)變硬化機(jī)制18-20
• 1.2.4 加工硬化率瞬態(tài)現(xiàn)象20-25
• 1.3 本文的研究思路與內(nèi)容25-27
• 1.3.1 研究思路25
• 1.3.2 研究內(nèi)容25-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法27-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料27
• 2.2 樣品制備方法27-28
• 2.3 力學(xué)性能測試方法28-35
• 2.3.1 準(zhǔn)靜態(tài)拉伸測試28-29
• 2.3.2 循環(huán)應(yīng)力松弛測試29-31
• 2.3.3 三維光學(xué)全場應(yīng)變測試31-34
• 2.3.4 顯微硬度測試34-35
• 2.4 光學(xué)顯微鏡觀察35
• 2.5 EBSD 觀察35
• 2.6 應(yīng)變路徑改變實(shí)驗(yàn)35-37
• 第三章 梯度結(jié)構(gòu) IF 鋼的力學(xué)行為37-59
• 3.1 力學(xué)性能37-38
• 3.2 屈服行為38-42
• 3.3 顯微硬度測試分析不同屈服行為樣品42-45
• 3.3.1 GS_2顯微硬度測試結(jié)果43
• 3.3.2 GS_3顯微硬度測試結(jié)果43
• 3.3.3 GS_4顯微硬度測試結(jié)果43-44
• 3.3.4 分析與討論44-45
• 3.4 可動位錯(cuò)理論分析加工硬化率瞬態(tài)現(xiàn)象45-51
• 3.4.1 CG 應(yīng)力松弛結(jié)果45-46
• 3.4.2 GS_2應(yīng)力松弛結(jié)果46-48
• 3.4.3 GS_3應(yīng)力松弛結(jié)果48-49
• 3.4.4 GS_4應(yīng)力松弛結(jié)果49-50
• 3.4.3 討論與分析50-51
• 3.5 三維全場應(yīng)變測試分析加工硬化率瞬態(tài)現(xiàn)象51-58
• 3.5.1 CG-DIC 實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-52
• 3.5.2 GS_2-DIC 實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-54
• 3.5.3 GS_3-DIC 實(shí)驗(yàn)結(jié)果54-56
• 3.5.4 GS_4-DIC 實(shí)驗(yàn)結(jié)果56-57
• 3.5.5 分析與討論57-58
• 3.6 本章小結(jié)58-59
• 第四章 應(yīng)變路徑改變對屈服行為的影響59-66
• 4.1 兩種應(yīng)變路徑下的力學(xué)性能比較59-61
• 4.2 兩種應(yīng)變路徑下的力學(xué)行為比較61-63
• 4.3 分析與討論63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 全文總結(jié)與展望66-69
• 5.1 全文總結(jié)66-68
• 5.2 展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文75

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：982780