双模晶粒分布铜的力学性能和变形机理

发布时间：2018-04-07 17:23

本文选题：双模分布　切入点：Cu　出处：《南京理工大学》2015年硕士论文

【摘要】：超细晶金属材料因具有高强度而受到广泛关注,但其低的拉伸塑性(低于5%)限制了它的工业应用。众多研究表明双模晶粒分布结构,即在超细晶或纳米晶金属基体中掺杂粗晶晶粒的方法能够在很大程度上保持较高强度的同时,有效地提高材料的拉伸塑性。但双模材料中微米尺度粗晶晶粒的体积分数与强度和韧性的关系仍存在一定争议,大小晶粒如何协调变形来达到较高的塑性等仍不清楚。因此,研究双模晶粒分布金属材料的塑性变形机理(大晶粒之间、大晶粒与小晶粒之间、小晶粒之间的协调变形)尤为重要。本研究工作针对上述问题,首先通过室温下对粗晶铜进行等径角挤压(Equal channel angular pressing, ECAP)的方法制得超细晶铜,进而对超细晶铜进行了一系列不同时间下的退火,探索得到获得双模晶粒分布铜的合适的退火参数,最终在200℃下恒温退火一定时间形成了双模晶粒分布(Bi-modal)铜样品。并对超细晶铜样品、双模晶铜样品以及粗晶铜样品进行了力学性能测试及断口分析。进一步运用扫描电镜电子背散射衍射(Scanning electron microscope-Electron back scattering diffraction, SEM-EBSD)技术原位跟踪选定区域中大小晶粒的变形：远离颈缩区域在拉伸应变为0%、3%、8%、14%时分别对选区进行半原位扫描和数据分析；颈缩区域则在拉伸应变为0%与11%时对选区进行半原位扫描观察。以此揭示了双模晶粒分布铜在拉伸变形过程中晶粒以及晶界的演化,主要研究结果如下：i.室温下等径角挤压制备的超细晶纯铜样品具有较高的强度(屈服强度400 MPa以上),但塑性较差(断裂延伸率8%左右)。退火制备的双模晶粒分布铜样品具有良好的强度和塑性的综合性能(屈服强度225 MPa,断裂延伸率20%)。ii.在拉伸样品远离颈缩的区域,发现变形过程中部分超细晶晶粒和再结晶粗晶晶粒均发生了转动。变形前局部应变主要存在于超细晶小晶粒中,随变形发生粗晶大晶粒中逐渐出现局部应变,变形越大,局部应变越大,逐渐形成亚晶界。此外,拉伸过程中伴随着部分退火孪晶的消失和小角晶界的迅速增多。iii.在拉伸样品颈缩区域,通过分析变形前后大晶粒之间、大小晶粒之间及小晶粒之间的取向差变化,发现在大晶粒聚集区域,晶粒间取向差变化不明显,这是由于大晶粒的转动需要的驱动力较大,不容易发生晶粒间的相对转动所致；大小晶粒混合的区域容易出现取向差骤变,大晶粒的微小变化即能够带动小晶粒的转动；而小晶粒聚集的区域晶粒间取向差变化不大则是由于小晶粒聚集区域趋向于整体变形所致。iv.对比双模铜变形前的局部应变分布与颈缩区域局部应变分布发现,与远离颈缩区域的原位应变分布演变结果相同：大晶粒内局部应变较大,且与拉伸方向垂直,承受主要塑性变形。当应变逐渐变大,导致亚晶界产生并逐渐形成亚晶粒,而使断裂区平均晶粒尺寸下降。v.对拉伸前后退火孪晶的长度及宽度进行了统计,发现其长度和宽度的变化与孪晶的位置取向有关：与拉伸方向平行的孪晶长度增大、宽度减小,而与拉伸方向垂直的孪晶宽度增大、长度减小。
[Abstract]:In this paper , it is very important to study the mechanism of double die grain distribution .
This paper reveals the evolution of grain and grain boundaries in the process of tensile deformation . The results are as follows : ( i ) The local strain of the double - mode grain distribution copper has higher strength ( yield strength than 400 MPa ) , the bigger the local strain is , the larger the local strain is , the bigger the local strain is , the larger the local strain is , the larger the difference between the grain size grains and the small grains .
In the region where the size grains are mixed , the orientation difference abruptly changes , and the small change of the large grains can drive the rotation of the small grains ;
Comparing the local strain distribution and local strain distribution in the necking region , the local strain distribution and the local strain distribution in the necking region are found to be the same as the results of the local strain distribution in the necking region .

【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG166.2;TG146.11

【参考文献】