本文關(guān)鍵詞：不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)下表面機(jī)械研磨對純銅組織及力學(xué)性能的影響

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【摘要】：近年來,大塑形變形技術(shù)被廣泛的研究與應(yīng)用在各種金屬合金中,這項(xiàng)技術(shù)能顯著提高材料的強(qiáng)度,然而經(jīng)過大塑形變形的金屬一般都有塑性較差的缺陷。本課題利用表面機(jī)械研磨技術(shù)在純銅表面成功制備出梯度納米結(jié)構(gòu)層,晶粒由表面至芯部逐漸變大,芯部為粗晶結(jié)構(gòu)。在這種特殊結(jié)構(gòu)下,材料強(qiáng)度提高的同時塑形仍有較大保留。本課題選取4種不同的實(shí)驗(yàn)時間：1 min、5 min、15 min、30 min,兩種不同溫度：室溫、液氮,以及5種不同樣品厚度：1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm,研究不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)下表面機(jī)械研磨處理對純銅組織及力學(xué)性能的影響。利用顯微硬度儀器、拉伸試驗(yàn)機(jī)分析樣品的硬度及拉伸性能,發(fā)現(xiàn)所有樣品表面均出現(xiàn)硬度梯度,表面硬度顯著提高,不同的實(shí)驗(yàn)條件下樣品的拉伸性能存在一定差異。在一定范圍內(nèi),降低實(shí)驗(yàn)溫度、增加實(shí)驗(yàn)時間、降低樣品厚度都能有效提高樣品的強(qiáng)度。比較各種樣品的力學(xué)性能,從而確定強(qiáng)度與塑性配合良好的工藝參數(shù)；利用金相顯微鏡、SEM對樣品的顯微組織進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)表面機(jī)械研磨處理的樣品表層晶粒大小呈梯度變化與硬度觀察結(jié)果一致。室溫下處理的樣品存在一定動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶,這可能是由于表面納米化過程中,鋼球高速撞擊純銅表面形成大量熱量導(dǎo)致的。液氮下處理的樣品中變形層存在大量孿晶,這是由于低溫下位錯運(yùn)動受到抑制,使塑性變形過程中更容易發(fā)生孿生；利用XRD分析樣品的晶粒尺寸、位錯密度及孿晶密度,結(jié)果顯示液氮下處理的樣品,晶粒尺寸比室溫樣品小,位錯密度及孿晶密度都比室溫下處理的樣品高,與顯微組織觀察結(jié)果一致,表明低溫下表面機(jī)械研磨處理的強(qiáng)化效果更顯著。在實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中,還發(fā)現(xiàn)了一些奇特現(xiàn)象。通過對材料拉伸曲線的仔細(xì)分析,發(fā)現(xiàn)了屈服峰現(xiàn)象,這一現(xiàn)象在合金中比較常見,在純金屬中很少出現(xiàn),并通過應(yīng)變速率及可動位錯密度關(guān)系式ε=bηv解釋了這一現(xiàn)象。同時研究表明材料中存在一定額外加工硬化,我們通過原位拉伸觀察發(fā)現(xiàn),樣品的表面梯度結(jié)構(gòu)層與芯部粗晶層發(fā)生塑性形變的時間不同,導(dǎo)致材料產(chǎn)生了一定的應(yīng)力應(yīng)變梯度,這種梯度有利于幾何必須位錯的堆積,從而產(chǎn)生了額外加工硬化。
【關(guān)鍵詞】：純銅 液氮 表面機(jī)械研磨 力學(xué)性能 顯微組織
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 納米材料簡介12-14
• 1.1.1 納米材料的特性12-13
• 1.1.2 納米材料的應(yīng)用13-14
• 1.2 表面納米化14-18
• 1.2.1 表面沉積或涂層14-15
• 1.2.2 表面自身納米化15-17
• 1.2.3 混合方式17-18
• 1.3 梯度納米結(jié)構(gòu)18-20
• 1.3.1 梯度納米結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)18-20
• 1.4 變形條件對材料的影響20-21
• 1.4.1 變形溫度20
• 1.4.2 應(yīng)變速率20-21
• 1.4.3 應(yīng)變量21
• 1.5 不同層錯能的塑性變形方式21-23
• 1.5.1 低層錯能金屬的塑性變形方式22
• 1.5.2 中等層錯能金屬的塑性變形方式22
• 1.5.3 高層錯能金屬的塑性變形方式22-23
• 1.6 材料強(qiáng)化的主要方式23-24
• 1.6.1 細(xì)晶強(qiáng)化23-24
• 1.6.2 固溶強(qiáng)化24
• 1.6.3 第二相強(qiáng)化24
• 1.6.4 位錯強(qiáng)化24
• 1.7 屈服峰現(xiàn)象24-25
• 1.8 課題研究內(nèi)容及意義25-27
• 1.8.1 主要內(nèi)容25-26
• 1.8.2 研究意義26-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟27-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)樣品的準(zhǔn)備28-29
• 2.2.1 原材料的軋制28
• 2.2.2 退火28-29
• 2.2.3 表面機(jī)械研磨(SMAT)29
• 2.3 顯微硬度測試29-31
• 2.4 軸向拉伸力學(xué)性能測試31-32
• 2.5 顯微組織觀察32-35
• 2.5.1 金相顯微鏡觀察32-34
• 2.5.2 掃描電子顯微鏡(SEM)觀察34
• 2.5.3 透射電子顯微鏡(TEM)觀察34-35
• 2.6 掃描電鏡原位拉伸實(shí)驗(yàn)35
• 2.7 XRD測試35-37
• 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論37-71
• 3.1 顯微硬度37-40
• 3.1.1 室溫下表面機(jī)械研磨樣品的硬度37-38
• 3.1.2 液氮下表面機(jī)械研磨樣品的硬度38-39
• 3.1.3 不同溫度對表面機(jī)械研磨樣品硬度的影響39-40
• 3.1.4 小結(jié)40
• 3.2 拉伸性能40-52
• 3.2.1 室溫下表面機(jī)械研磨樣品的拉伸性能40-46
• 3.2.2 液氮下表面機(jī)械研磨樣品的拉伸性能46-49
• 3.2.3 不同溫度對表面機(jī)械研磨樣品拉伸性能的影響49-51
• 3.2.4 強(qiáng)度-塑性配合51
• 3.2.5 小結(jié)51-52
• 3.3 梯度結(jié)構(gòu)對材料的影響52-60
• 3.3.1 協(xié)同強(qiáng)化52-53
• 3.3.2 額外的加工硬化53-56
• 3.3.3 屈服峰現(xiàn)象56-60
• 3.3.4 小結(jié)60
• 3.4 顯微組織分析60-71
• 3.4.1 金相觀察60-65
• 3.4.2 SEM觀察65-67
• 3.4.3 聚焦離子束(Focused Ion beam-FIB)67-68
• 3.4.4 XRD分析68-70
• 3.4.5 TEM觀察結(jié)果70-71
• 第四章 結(jié)論與展望71-75
• 4.1 結(jié)論71-72
• 4.2 展望72-75
• 致謝75-77
• 參考文獻(xiàn)77-85
• 附錄：攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 熊天英,劉志文,李智超,吳杰,金花子,李鐵藩;超音速微粒轟擊金屬表面納米化新技術(shù)[J];材料導(dǎo)報;2003年03期

2 呂愛強(qiáng),劉春明,劉剛;表面機(jī)械研磨316L不銹鋼誘導(dǎo)表層納米化[J];東北大學(xué)學(xué)報;2004年09期

3 卑多慧,呂堅(jiān),顧劍鋒,盧柯,潘健生;表面納米化預(yù)處理對低碳鋼氣體滲氮行為的影響[J];金屬熱處理學(xué)報;2002年01期

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本文編號：989045