纳米孪晶强化316L奥氏体不绣钢疲劳行为研究

发布时间：2022-02-23 01:40

　　316L奥氏体不锈钢（316L SS）具有优异的抗腐蚀能力、良好的塑性和加工性能,因而被广泛应用于核电、医用材料领域。但其强度较低、疲劳性能较差,因而难以满足更高要求的工业应用。传统的强化方式如第二相强化、弥散强化对奥氏体不锈钢疲劳强度的提高有限,并且在疲劳过程中由于强化相与基体变形不协调,裂纹极易在相界面处萌生,严重影响了材料使用的安全性。如何提高奥氏体不锈钢的强度,并获得优异的疲劳性能是本论文工作的重点。本工作利用动态塑性变形技术制备了纳米孪晶强化316L奥氏体不锈钢,系统研究了其疲劳损伤行为和变形机制,主要研究结果如下:利用动态塑性变形技术制备了纳米孪晶/纳米晶混合结构316L奥氏体不锈钢,其主要由纳米孪晶（56 vol.%）、纳米晶和位错结构组成。在应力控制拉-压疲劳变形过程中,纳米孪晶保持优异的稳定性,可有效抑制剪切带等应变局域化的发生,从而抑制了裂纹的萌生与扩展。因此,与粗晶316L奥氏体不锈钢相比,其高周疲劳寿命和疲劳强度显著提高,疲劳极限高达425±25 MPa。我们成功制备出大尺寸纳米孪晶/纳米晶混合结构316L奥氏体不锈钢样品（宽度约为19 mm,长度约为70 mm... 

【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】：128 页

【学位级别】：博士

【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
        1.1.2 纳米晶材料的强度和塑性
        1.1.3 纳米晶材料的疲劳行为
    1.2 纳米孪晶材料
        1.2.1 孪晶材料的制备
        1.2.2 纳米孪晶材料的强度与塑性
    1.3 纳米孪晶材料的疲劳性能
        1.3.1 应力控制高周疲劳性能
        1.3.2 应变控制低周疲劳性能
        1.3.3 纳米孪晶材料的疲劳变形机制
    1.4 奥氏体不锈钢的研究现状
    1.5 本文的研究背景及内容
第二章 样品制备及实验方法
    2.1 实验材料
    2.2 样品制备
        2.2.1 动态塑性变形技术(Dynamic plastic deformation,DPD)
        2.2.2 退火实验
    2.3 微观结构表征
        2.3.1 X-射线衍射分析
        2.3.2 激光共聚焦显微镜
        2.3.3 扫描电子显微镜
        2.3.4 透射电子显微镜
    2.4 力学性能测试
        2.4.1 单向拉伸测试
        2.4.2 疲劳测试
第三章 纳米孪晶/纳米晶混合结构316L SS的应力疲劳行为
    3.1 引言
    3.2 实验结果
        3.2.1 动态塑性变形316L SS微观结构
        3.2.2 纳米孪晶/纳米晶混合结构316L SS拉伸和疲劳性能
        3.2.3 疲劳形貌特征
        3.2.4 裂纹萌生与扩展
        3.2.5 断口形貌特征
        3.2.6 TEM表征纳米孪晶/纳米晶混合结构316L SS疲劳形貌
    3.3 分析与讨论
        3.3.1 纳米孪晶的机械稳定性
        3.3.2 纳米孪晶的抗疲劳损伤能力
    3.4 本章小结
第四章 纳米孪晶/纳米晶混合结构316L SS的应变疲劳行为
    4.1 引言
    4.2 实验结果
        4.2.1 纳米孪晶/纳米晶混合结构316L SS微观结构
        4.2.2 循环应力响应
        4.2.3 疲劳形貌特征
        4.2.4 TEM观察纳米孪晶/纳米晶混合结构316L SS疲劳形貌
    4.3 分析与讨论
        4.3.1 循环软化机制
        4.3.2 纳米孪晶变形机制
        4.3.3 纳米孪晶/纳米晶混合结构316L SS应变控制低周疲劳性能
    4.4 本章小结
第五章 纳米孪晶/再结晶晶粒混合结构316L SS应力疲劳行为
    5.1 引言
    5.2 实验结果
        5.2.1 纳米孪晶/再结晶晶粒混合结构316L SS的微观结构
        5.2.2 疲劳形貌特征
        5.2.3 TEM观察再结晶晶粒疲劳形貌
        5.2.4 再结晶区域应变梯度的形成
        5.2.5 TEM观察纳米孪晶疲劳形貌
    5.3 分析与讨论
        5.3.1 纳米孪晶的循环变形机制
        5.3.2 再结晶晶粒应变梯度演化机制
        5.3.3 纳米孪晶/再结晶晶粒界面优异的抗疲劳开裂能力
        5.3.4 纳米孪晶/再结晶晶粒混合结构316L SS应力控制高周疲劳性能
    5.4 未来工作展望
    5.5 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他成果
作者筒介


【参考文献】：
期刊论文
[1]添加剂浓度对直流电解沉积纳米孪晶Cu微观结构的影响[J]. 金帅,程钊,潘庆松,卢磊.  金属学报. 2016(08)
[2]电流密度对直流电解沉积纳米孪晶Cu微观结构的影响[J]. 金帅,潘庆松,卢磊.  金属学报. 2013(05)
[3]孪晶片层厚度对纳米孪晶Cu疲劳性能的影响[J]. 唐恋,卢磊.  金属学报. 2009(07)
[4]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)
[5]磁控溅射技术进展及应用(上)[J]. 徐万劲.  现代仪器. 2005(05)
[6]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：3640609