磁控溅射纳米晶钴的微观结构及力学行为研究

发布时间：2018-03-02 06:18

  本文关键词： 纳米晶 钴 力学性能 变形机制　出处：《吉林大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：对纳米晶材料的研究已经有几十年了,普遍认知是纳米晶材料拥有优越的力学性能,如高强度。粗晶材料在晶粒尺寸不断减小过程中强度不断增大,人们认为是位错堆积的结果。在一定的纳米尺度范围这个规律依然适用,但到达某个临界值时,强度随着尺寸减小而减小,人们认为这是晶界滑移造成的。密排与面心相比拥有更少的滑移系,更少的位错运动,这差异会对上面的力学行为产生怎样的影响呢?基于上面的疑问,本文采用磁控溅射的方法制备了三种不同相结构的纳米晶钴(NC Co),然后都用XRD、SEM、TEM等手段进行微观结构表征,采用纳米压痕仪进行力学性能研究。解释面心纳米晶金属的尺寸依赖的力学性能,从位错弓出模型角度。(1)通过控制磁控溅射过程中的工艺参数制备出了三种不同结构的纳米晶钴,然后运用XRD、SEM、TEM等手段对三种结构纳米晶钴进行表征,发现占空比越大有助于面心立方相的形成。密排相纳米晶钴的晶粒尺寸为37 nm,混合相纳米晶钴的晶粒尺寸为38 nm,面心相纳米晶钴的晶粒尺寸为25 nm。(2)基于单根位错弓出模型发展的FCC金属的V(d)(或L(d),m(d,T)和?y(d)函数,本建模框架将基于位错的力学描述将FCC金属的尺寸依赖性特性和响应扩展到纳米级体系中,该模型还成功预测速率依赖性力学行为作为H-P失效和相关的临界晶粒尺寸的FCC NC金属,该模型显示与UFG和NC材料的许多实验研究完全一致,然而模型的两个局限性是T?RT和准静态应变速率范围发生与模型的偏差,这种统一的模型表明,依赖的力学函数具有从位错角度的内在关系,这预期在本构规律发展中具有进一步的应用。(3)本次实验纳米压痕硬度结果结合Ma等人的实验成果可以得出,纳米晶钴强度与晶粒尺寸关系曲线出现负斜率(反H-P关系),晶粒尺寸的临界值约为25nm。三种相结构的NC Co都表现出可观的应变速率敏感性。NC Co的应变速率敏感性m值明显要比NC Ni的m值要高,位错活动不仅仅发生在晶界,孪晶界面上也有一些,这可能是纳米晶钴高m值的原因。双相中存在大量的相界面,相界面与孪晶界面相似都有位错活动,这导致双相的m值显著增大。双相纳米晶钴的相界面与孪晶界面相似的效果,导致双相纳米晶钴在低载荷下仍然有较高的蠕变量。
[Abstract]:Study of nanocrystalline materials has been for decades, the general cognitive has superior mechanical properties of nanocrystalline materials, such as high strength. Coarse grained material in the grain size decreases the strength increasing process, considered the dislocation accumulation results. Still applies at nanometer scale of the law, but to a certain a critical value, the strength decreases with the decrease in size, it is believed to be caused by grain boundary sliding. Compared with the close packed face centered slip system has less and less the difference of dislocation movement, what kind of impact on the mechanical behavior of the above? The above questions based on the three different phase structure the cobalt nanocrystals were prepared by RF magnetron sputtering (NC Co), and then use XRD, SEM, TEM and other means of characterization of microstructure and mechanical properties were studied by nanoindentation. Explain the surface nanocrystalline metal heart 鐨勫昂瀵镐緷璧栫殑鍔涘�︽�ц兘,浠庝綅閿欏紦鍑烘ā鍨嬭�掑海�

本文编号：1555378