表面机械研磨处理对梯度结构铜力学性能的研究

发布时间：2023-04-29 06:16

　　梯度结构材料在一定程度上可以有效地解决传统材料的强度-塑性“倒置”(trade-off)关系,且呈现出良好强塑性匹配的同时,抗疲劳、表面耐磨及耐蚀性等性能也得到有效的改善。目前梯度结构材料的可控制备、强韧化机制等研究还不够完善,仍需要更深入的研究。本文通过对纯铜在低温下(77 K)进行表面机械研磨处理(Surface mechanical attrition treatment,SMAT)制得梯度结构样品,梯度结构的存在可有效提高材料强度的同时保证塑性的不流失。对纯铜进行不同时间(10 min、30 min、60 min)的SMAT处理,当处理时间低于30 min时,样品表面硬度、梯度层厚度、屈服强度随SMAT处理时间的增长而增大。当处理时间为60 min时,样品的表面硬度、梯度层厚度及屈服强度提升并不明显,即在低温下对纯铜进行表面机械研磨处理存在着强化极限。且SMAT10 min样品表现出最好的强塑性匹配,这与低的可动位错密度的衰减率和较高的应变硬化能力有关,相对可动位错密度呈现先下降后上升的趋势。样品断口形貌表明,梯度结构样品的表层与心部表现出两种不同的断裂方式,而韧性-脆性断裂匹...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 铜概述
        1.1.1 铜的基本性质
        1.1.2 铜及铜合金的应用
    1.2 金属材料的强化机制
        1.2.1 细晶强化
        1.2.2 位错强化
        1.2.3 固溶强化
        1.2.4 第二相强化
    1.3 超细晶/纳米晶金属材料的塑性变形机制
        1.3.1 位错变形机制
        1.3.2 形变孪晶机制
        1.3.3 晶界滑移和晶粒转动机制
        1.3.4 塑性变形机制的相互作用
    1.4 梯度结构金属材料
        1.4.1 梯度结构金属材料的制备方法
        1.4.2 梯度结构的分类
        1.4.3 梯度结构的性能特点
    1.5 材料力学性能的影响因素
        1.5.1 应变量
        1.5.2 应变速率
        1.5.3 变形温度
        1.5.4 层错能
    1.6 课题研究的意义及内容
        1.6.1 课题研究的意义
        1.6.2 课题研究的内容
第二章 实验内容及步骤
    2.1 实验用原材料及预处理
    2.2 实验方案及内容
        2.2.1 实验方案
        2.2.2 表面机械研磨处理工艺
    2.3 力学性能测试
        2.3.1 显微硬度测试
        2.3.2 拉伸实验
        2.3.3 应变速率突变实验
        2.3.4 包申格效应测试
        2.3.5 应力松弛实验
    2.4 微观结构分析
        2.4.1 金相显微镜观察
        2.4.2 扫描电子显微镜观察
        2.4.3 电子背散射衍射分析
第三章 处理时间对低温表面机械研磨处理样品性能的影响
    3.1 显微硬度测试结果
    3.2 力学性能分析
    3.3 微观形貌及组织
        3.3.1 金相组织观察分析
        3.3.2 电子背散射衍射分析
        3.3.3 扫描电镜观察分析
    3.4 应力松弛行为
    3.5 本章小结
第四章 应变速率对低温表面机械研磨处理样品性能的影响
    4.1 力学性能分析
        4.1.1 拉伸性能
        4.1.2 应变速率突变测试
    4.2 断口形貌分析
    4.3 梯度结构铜的背应力硬化
        4.3.1 背应力的测试表征
        4.3.2 背应力硬化
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间发表论文及专利目录



本文编号：3805332