純鉭、純銅表面納米化微觀結(jié)構(gòu)及力學行為研究.pdf

1、滑動摩擦可以產(chǎn)生極高的應(yīng)變和應(yīng)變率導致金屬表層強烈塑性變形，從而對微觀結(jié)構(gòu)和力學性能產(chǎn)生影響。眾多研究結(jié)果表明，金屬經(jīng)摩擦處理后，表層微觀結(jié)構(gòu)可細化至納米量級，且沿深度方向呈梯度變化分布。由此，提出全新的利用滑動摩擦(Sliding Friction，SF)來實現(xiàn)金屬材料表面納米化的技術(shù)，用以在大尺寸平面樣品上制備納米晶結(jié)構(gòu)表層。本文以國家自然基金項目(50901062)“摩擦導致鉭、鈮表面納米化”為依托，對純鉭經(jīng)SF處理亞表層微觀結(jié)構(gòu)

2、進行表征，初步研究SF處理對其表層力學行為的影響規(guī)律，同時試探性地也對純銅經(jīng)SF處理后表層微觀結(jié)構(gòu)和力學行為加以研究。迄今，關(guān)于bcc難熔金屬納米晶的報道相對較少，本文對純鉭樣品的研究可以拓寬對其組織、性能上的認識。其表層強化機理也可為解決在實際應(yīng)用中難熔金屬零部件因強度不夠而過早失效等問題提供理論依據(jù)。
　　采用表面SF處理技術(shù)在純鉭、純銅樣品表層制備一定厚度的納米結(jié)構(gòu)層。利用光學顯微鏡(OM)、差示掃描量熱分析(DSC)、X-

3、射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、高分辨電子顯微鏡(HRTEM)以及維氏硬度計和微小力拉伸試驗機等方法研究了純鉭、純銅表面滑動摩擦處理導致的納米結(jié)構(gòu)層的宏觀組織形貌、微觀結(jié)構(gòu)以及力學性能等。主要研究結(jié)論如下:
　　(Ⅰ)滑動摩擦處理使純鉭表層形成可達約340μm的塑性變形層;純銅塑性變形層厚度介于350～400μm之間。變形層沿深度方向呈梯度變化分布。
　　(Ⅱ)純鉭樣品表面晶粒細化為完全等軸納米晶，晶粒尺寸分

4、布在3～13nm之間，平均為約7nm;純銅表面晶粒平均尺寸約10nm。
　　(Ⅲ)滑動摩擦處理純鉭樣品納米晶粒內(nèi)發(fā)現(xiàn)了變形孿晶的存在;納米晶粒間取向角差較大，晶界處呈現(xiàn)明顯的非晶結(jié)構(gòu)。
　　(Ⅳ)純鉭樣品表層硬度值隨深度的增加而降低。最大硬度達2700 MPa，為基體硬度的2.5倍。表層納米晶體（取表面40μm厚樣品）的屈服強度高達700 MPa，為基體粗晶樣品的兩倍，斷裂延伸率1.5％;純銅樣品顯微硬度最大值可達1600M