納晶基雙峰材料的力學性能研究.pdf

1、納晶材料與相應的傳統(tǒng)粗晶材料相比具有較高的強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域的應用。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構的納晶材料，在這樣的結構中，納晶基體提供高強度，而粗晶晶粒增加材料的延性，使納晶材料在強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關系和力學性能，本文基于位錯機制和背應力理論建立了納晶雙峰材料的復合本

2、構模型，模型忽略了晶界滑移、晶粒旋轉、擴散蠕變等變形機制對本構行為的影響，材料中粗晶顆粒和納晶顆粒的主要變形機制為晶內(nèi)位錯運動，同時考慮了由微裂紋發(fā)射位錯引起的背應力。本文主要研究內(nèi)容和結論總結如下：
　?。?）以納晶雙峰Cu-Ag合金為例計算得到該材料的應力-應變曲線，并與實驗數(shù)據(jù)進行對比，結果表明本文的模型能夠很好的預測材料的本構行為，理論預測值與實驗值基本一致。
　?。?）在納晶雙峰材料的本構模型中，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)生了背應力，反作用于微裂紋，阻礙了類似位錯運動，為該材料帶來了較強的應變硬化能力。
　?。?）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性能的影響及其機理。分析結果顯示：1)材料的強度隨納晶晶粒尺寸增大而明顯降低，但延性與應變硬化能力隨之增大而提高；2)粗晶晶粒尺寸增大時，各向同性應變硬化引起的流動應力隨之降低，而背應力