纳米孪晶316L奥氏体不锈钢的力学性能和塑性变形机制研究

发布时间：2022-02-17 11:56

　　纳米结构材料因其高强度逐渐引起了广泛的关注,但大多数纳米结构材料通常具有高强度而塑性不如人意。近来,材料研究者发现纳米孪晶结构不仅具有高强度还能具有良好的塑性和加工硬化能力。目前,制备纳米孪晶结构的方法一般分为两类,一类是通过电解沉积、磁控溅射法等沉积法制备;一类为塑性变形法制备。相比于各类沉积法,塑性变形法制备效率高,与工程密切相关,具备广泛的工业应用前景。在工程应用上,奥氏体钢因低屈服强度严重限制了其工业应用潜力,无法满足严苛的工业环境。如何提高奥氏体钢的屈服强度而不降低其塑性是材料研究者面临的挑战。近些年来,材料研究者利用塑性变形法,比如动态塑性变形法（DPD）在AISI316L不锈钢制备出高密度的纳米孪晶结构,单向拉伸表明纳米孪晶316L不锈钢的屈服强度很高,但几乎没有塑性变形能力。且通过DPD制备的纳米孪晶混有一定体积分数的纳米晶,其屈服强度并不能代表纳米孪晶的本征屈服强度。如何制备高体积分数的纳米孪晶结构以及提高变形纳米孪晶的塑性是本论文的研究重点。本工作采用表面机械碾压处理（SMGT）技术成功在AISI316L不锈钢表层制备梯度纳米结构,亚表层制备高体积分数梯度纳米孪晶结... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 纳米结构材料概述
        1.1.1 纳米结构材料的定义
        1.1.2 纳米结构材料的制备
        1.1.3 纳米结构材料的力学性能
        1.1.4 纳米结构材料强塑性匹配
    1.2 纳米孪晶材料
        1.2.1 纳米孪晶材料的制备方法
            1.2.1.1 沉积方法制备纳米孪晶
            1.2.1.2 塑性变形法制备纳米孪晶
    1.3 纳米孪晶材料的力学性能及热稳定性
        1.3.1 强度
        1.3.2 塑性
        1.3.3 纳米孪晶的热稳定性
    1.4 纳米孪晶的塑性变形机制
        1.4.1 位错的增殖
        1.4.2 位错与孪晶界的相互作用
        1.4.3 位错滑移的三种模式
        1.4.4 孪晶片层厚度对变形机制的影响
        1.4.5 孪晶取向对变形机制的影响
    1.5 本论文的研究内容、目的及意义
第二章 实验材料及实验方法
    2.1 实验材料
    2.2 样品制备
        2.2.1 表面机械碾压处理(SMGT)
        2.2.2 退火实验
    2.3 结构表征
        2.3.1 光学显微镜
        2.3.2 扫描电子显微镜
        2.3.3 透射电子显微镜
        2.3.4 激光共聚焦显微镜
        2.3.5 X射线分析
    2.4 力学性能测试
        2.4.1 显微硬度
        2.4.2 单向拉伸
第三章 SMGT 316L不锈钢的结构表征
    3.1 引言
    3.2 SMGT 316L不锈钢表面宏观形貌和硬化层
    3.3 SEM表征SMGT 316L不锈钢的梯度纳米结构演化
    3.4 SMGT表层变形量对形变诱导马氏体相变的影响
    3.5 TEM表征SMGT 316L不锈钢的纳米梯度结构
        3.5.1 纳米晶层(NG)的微观结构
        3.5.2 纳米晶和纳米孪晶混合层(NG&NT)的微观结构
        3.5.3 纳米孪晶区(NT)的微观结构
    3.6 退火SMGT 316L不锈钢的微观结构
        3.6.1 SEM表征退火SMGT 316L不锈钢微观结构
            3.6.1.1 SEM表征退火316L不锈钢纳米晶层的微观结构
            3.6.1.2 SEM表征退火316L不锈钢纳米孪晶层的微观结构
        3.6.2 TEM表征730℃退火SMGT 316L纳米孪晶层的微观结构
    3.7 本章小结
第四章 纳米孪晶的拉伸性能及变形机制
    4.1 引言
    4.2 纳米孪晶的拉伸行为
        4.2.1 制备态和退火态纳米孪晶的拉伸性能
        4.2.2 SMGT 316L和DPD 316L拉伸性能
        4.2.3 SMGT 316L和DPD 316L的加工硬化行为
    4.3 制备态和退火态纳米孪晶拉伸断口形貌观察
    4.4 分析与讨论
        4.4.1 纳米孪晶结构的强度
        4.4.2 孪晶取向对强度的影响
        4.4.3 位错密度对纳米孪晶强度和塑性的影响
    4.5 纳米孪晶的塑性变形机制
        4.5.1 马氏体相变
        4.5.2 拉伸纳米孪晶样品的塑性变形机制
    4.6 本章小结
第五章 全文结论
参考文献
攻读硕士期间发表论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Dynamic Plastic Deformation （DPD）:A Novel Technique for Synthesizing Bulk Nanostructured Metals[J]. Nairong TAO Ke LU~+ Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China.  Journal of Materials Science & Technology. 2007(06)
[2]Surface Nanocrystallization （SNC） of Metallic Materials-Presentation of the Concept behind a New Approach[J]. Ke LU(State Key Laboratory for RSA, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110015, China)Jian LULASMIS, University of Technology of Thoyes, 10000, Troyes, France).  Journal of Materials Science & Technology. 1999(03)



本文编号：3629361