新型納米結(jié)構(gòu)金屬材料強(qiáng)韌化機(jī)理研究.pdf

1、理解納米結(jié)構(gòu)金屬材料的微觀強(qiáng)韌化機(jī)理對(duì)于提升材料的力學(xué)性能至關(guān)重要。本文運(yùn)用大規(guī)模分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，模擬新型納米尺度多晶金屬和非晶合金在不同加載形式下的力學(xué)響應(yīng)，探索和揭示由納米孿晶界和第二相晶粒主導(dǎo)的獨(dú)特的微觀變形機(jī)理，為實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)和制備具有優(yōu)越力學(xué)性能的新型納米結(jié)構(gòu)金屬材料提供思路和方法。
　　本文首先研究了納米孿晶金屬材料的裂紋擴(kuò)展、納米壓痕和拉伸過程。裂紋擴(kuò)展模擬揭示了由納米孿晶界主導(dǎo)的四種韌化機(jī)制。通過分析納米壓痕模擬

2、得到的載荷位移曲線，闡述了納米孿晶界的硬化機(jī)理。在含擇優(yōu)取向納米孿晶界的柱狀晶銅試樣中，觀察到了位錯(cuò)機(jī)理轉(zhuǎn)變引起的持續(xù)強(qiáng)化。當(dāng)納米孿晶界間距減小到臨界尺寸以下時(shí)，塑性變形會(huì)從偏位錯(cuò)主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)槿诲e(cuò)主導(dǎo)。本文還研究了納米孿晶金屬材料的微結(jié)構(gòu)演化機(jī)理:納米子晶粒的形成和轉(zhuǎn)動(dòng);納米孿晶晶粒形狀改變和細(xì)化;晶粒遷移及孿晶片層增厚;位錯(cuò)-孿晶界相互作用主導(dǎo)的剪切帶萌生。
　　繼之，本文研究了納米尺度非晶基復(fù)合材料中第二相晶粒的韌化作用。通過

3、調(diào)節(jié)第二相晶粒的形貌，觀察到了局部剪切帶的偏轉(zhuǎn)和分叉，以及第二相晶粒對(duì)剪切帶的抑制。揭示了第二相晶粒與非晶基體的作用機(jī)理，即晶格位錯(cuò)滑移和非晶局部剪切變形單元的協(xié)同作用。
　　最后，本文通過引入和調(diào)節(jié)非晶態(tài)預(yù)剪切帶的含量和取向，成功抑制了拉伸過程中非晶合金基體中剪切局域化的形成。隨著預(yù)剪切帶含量的上升，變形模式由高度局域化的剪切帶變形轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷钟蚧乃苄宰冃巍Ｗ冃文Ｊ睫D(zhuǎn)變與否取決于試樣的整體屈服應(yīng)力與材料中剪切帶擴(kuò)展所需臨界應(yīng)力的