新型納米結(jié)構(gòu)金屬材料強韌化機理研究.pdf

1、理解納米結(jié)構(gòu)金屬材料的微觀強韌化機理對于提升材料的力學性能至關(guān)重要。本文運用大規(guī)模分子動力學計算方法，模擬新型納米尺度多晶金屬和非晶合金在不同加載形式下的力學響應(yīng)，探索和揭示由納米孿晶界和第二相晶粒主導的獨特的微觀變形機理，為實驗中設(shè)計和制備具有優(yōu)越力學性能的新型納米結(jié)構(gòu)金屬材料提供思路和方法。
　　本文首先研究了納米孿晶金屬材料的裂紋擴展、納米壓痕和拉伸過程。裂紋擴展模擬揭示了由納米孿晶界主導的四種韌化機制。通過分析納米壓痕模擬

2、得到的載荷位移曲線，闡述了納米孿晶界的硬化機理。在含擇優(yōu)取向納米孿晶界的柱狀晶銅試樣中，觀察到了位錯機理轉(zhuǎn)變引起的持續(xù)強化。當納米孿晶界間距減小到臨界尺寸以下時，塑性變形會從偏位錯主導轉(zhuǎn)變?yōu)槿诲e主導。本文還研究了納米孿晶金屬材料的微結(jié)構(gòu)演化機理:納米子晶粒的形成和轉(zhuǎn)動;納米孿晶晶粒形狀改變和細化;晶粒遷移及孿晶片層增厚;位錯-孿晶界相互作用主導的剪切帶萌生。
　　繼之，本文研究了納米尺度非晶基復合材料中第二相晶粒的韌化作用。通過

3、調(diào)節(jié)第二相晶粒的形貌，觀察到了局部剪切帶的偏轉(zhuǎn)和分叉，以及第二相晶粒對剪切帶的抑制。揭示了第二相晶粒與非晶基體的作用機理，即晶格位錯滑移和非晶局部剪切變形單元的協(xié)同作用。
　　最后，本文通過引入和調(diào)節(jié)非晶態(tài)預剪切帶的含量和取向，成功抑制了拉伸過程中非晶合金基體中剪切局域化的形成。隨著預剪切帶含量的上升，變形模式由高度局域化的剪切帶變形轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷钟蚧乃苄宰冃?。變形模式轉(zhuǎn)變與否取決于試樣的整體屈服應(yīng)力與材料中剪切帶擴展所需臨界應(yīng)力的