納晶基雙峰材料的力學(xué)性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、納晶材料與相應(yīng)的傳統(tǒng)粗晶材料相比具有較高的強(qiáng)度和較好的耐磨性能,但其延性很低,限制了納晶材料在工程領(lǐng)域的應(yīng)用。為了克服納晶材料低延性的缺陷,人們提出了許多改善納晶材料延性的方法,其中最普遍有效的一種就是制備具有雙峰結(jié)構(gòu)的納晶材料,在這樣的結(jié)構(gòu)中,納晶基體提供高強(qiáng)度,而粗晶晶粒增加材料的延性,使納晶材料在強(qiáng)度損失較小的情況下,延性相對大幅提高。為了研究納晶雙峰材料的本構(gòu)關(guān)系和力學(xué)性能,本文基于位錯機(jī)制和背應(yīng)力理論建立了納晶雙峰材料的復(fù)合本

2、構(gòu)模型,模型忽略了晶界滑移、晶粒旋轉(zhuǎn)、擴(kuò)散蠕變等變形機(jī)制對本構(gòu)行為的影響,材料中粗晶顆粒和納晶顆粒的主要變形機(jī)制為晶內(nèi)位錯運(yùn)動,同時考慮了由微裂紋發(fā)射位錯引起的背應(yīng)力。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論總結(jié)如下:
 ?。?)以納晶雙峰Cu-Ag合金為例計(jì)算得到該材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,結(jié)果表明本文的模型能夠很好的預(yù)測材料的本構(gòu)行為,理論預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值基本一致。
 ?。?)在納晶雙峰材料的本構(gòu)模型中,微裂紋生成于納晶區(qū)

3、域,裂紋尖端與粗晶顆粒相交,隨著外界載荷的增大,裂紋尖端沿滑移面發(fā)射位錯至粗晶對面晶界處并堆積,產(chǎn)生了背應(yīng)力,反作用于微裂紋,阻礙了類似位錯運(yùn)動,為該材料帶來了較強(qiáng)的應(yīng)變硬化能力。
  (3)以納晶雙峰Cu為例,分析了晶粒尺寸分布對納晶雙峰材料力學(xué)性能的影響及其機(jī)理。分析結(jié)果顯示:1)材料的強(qiáng)度隨納晶晶粒尺寸增大而明顯降低,但延性與應(yīng)變硬化能力隨之增大而提高;2)粗晶晶粒尺寸增大時,各向同性應(yīng)變硬化引起的流動應(yīng)力隨之降低,而背應(yīng)力

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