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文檔簡介
1、納米金屬材料的塑性變形機制是國際納米結(jié)構(gòu)材料研究領(lǐng)域的重要前沿方向之一。然而,目前關(guān)于納米金屬材料的塑性變形機制還未達成統(tǒng)一。普通粗晶材料隨著晶粒的細化,其強度/硬度得到增強,此所謂Hall-Petch關(guān)系。然而,當(dāng)晶粒尺寸減小到了納米范圍,出現(xiàn)了不符合Hall-Petch關(guān)系的實驗現(xiàn)象,說明納米材料的變形機制與普通粗晶材料有所不同。粗晶材料主要通過位錯運動來達到塑性變形,位錯源于晶界或晶內(nèi)原有的位錯,變形中產(chǎn)生位錯增殖、塞積,位錯的相
2、互作用形成位錯網(wǎng)絡(luò)。然而,納米材料由于小尺寸效應(yīng),晶內(nèi)位錯不穩(wěn)定,趨向于彈出晶內(nèi),因此,晶內(nèi)被認為沒有或很少位錯,這與普通粗晶材料有很大差別。晶粒尺寸是影響納米材料變形機制的一個重要因素,不同晶粒尺寸的材料,其變形機制也不一樣。納米材料的變形機制有很多,比如:晶界發(fā)射位錯,切過晶粒,被對面晶界吸收;晶界發(fā)射不全位錯,在晶內(nèi)留下層錯,或形成孿晶;晶粒的轉(zhuǎn)動;晶界的滑移;同時,在一些情況下,相變也會發(fā)生;等等。然而,目前的實驗現(xiàn)象多種多樣,
3、還不清楚到底在什么情況下,哪種機制占主導(dǎo)。 本文對平均晶粒尺寸為20nm的電沉積納米金屬鎳在室溫下進行了冷軋,通過X射線衍射、顯微硬度測試、透射電鏡和高分辨透射電鏡等分析了其微結(jié)構(gòu)的演變,發(fā)現(xiàn)納米金屬鎳的塑性變形可分為兩個階段:(1)應(yīng)變量(厚度壓下量)ε<30%時,變形機制主要為位錯的運動和晶粒轉(zhuǎn)動。這個階段發(fā)生加工硬化,(200)織構(gòu)逐步增強。(2)ε≥30%這個階段,相變和孿晶成為變形的重要方式。ε約為30%時,樣品的硬度
4、有個突降,結(jié)合X射線衍射和高分辨透射電鏡觀察,發(fā)現(xiàn)此時發(fā)生了應(yīng)變誘發(fā)的相變,由面心立方向體心立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,得到體心立方結(jié)構(gòu)的平均晶格常數(shù)a=0.2921nm,并且,相變是可逆的,當(dāng)外力去除后,體心立方結(jié)構(gòu)自發(fā)向面心立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,但這種逆轉(zhuǎn)變不是完全的,雖然用X射線檢測不到殘留的體心立方結(jié)構(gòu),但可用高分辨透射電鏡觀察到。這種可逆相變現(xiàn)象在退火實驗中得到重現(xiàn),軋制后殘留的體心立方結(jié)構(gòu)在退火中長大,放到室溫下又會自發(fā)向面心立方轉(zhuǎn)變。另外,樣品
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