纳米微米晶复合韧化细观力学研究

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1、西安建筑科技大学硕士研究生论文纳米／微米晶复合韧化细观力学研究专业：材料加工工程硕士生：闰敦导师：王经涛教授枉忠泽副教授摘要通过细化晶粒来提高材料的强度和塑性，一直以来都受到广大研究人员的关注，近年来取得了不小的进步，特别是在纳米晶材料方面。但目前制备的纳米晶材料，虽然表现出很高的强度，但其塑性很低，韧性性能不理想。针对这种情况国外研究人员制备出的一类具有不同晶粒尺度分布的纳米晶材料，在强度降低有限的情况下改善了材料的塑性性能，达到了增韧的目的。本文对这种具有不同晶粒尺度分布的纳米晶材料进行了理论力学分析，主要工作包括：1．用复合材料的观点对具

2、有不同晶粒尺度分布的纳米晶材料进行研究，提出纳米／微米晶复合增韧的想法。根据前人的实验结果与显微组织资料，确定了细观力学研究所需代表单元体的提取方法、作出了基本前提假设、确定了求解边界条件与计算终止条件，从而建立复合增韧细观力学研究模型。2．对代表单元体模型在静态加载条件下的拉伸情况进行有限元模拟，将计算得到的理论应力应变曲线与Cu纳米／微米晶复合材料实际拉伸曲线进行比较，验证该模型的合理性与可行性。在此基iItI上，研究了增韧相的形状、体积百分比，代表单元体加载方向等因素对纳米／微米晶复合材料性能的影响规律。3．探讨了纳米／微米晶复合增韧的原

3、因；对微米晶相发挥其改善纳米／微米晶复合材料塑性的作用时，纳米晶基体相对微米晶相的包围即封闭约束的必要性进行了研究。4．对代表单元体两相连接界面的假设，进行尝试性改进，即在增韧相与基体相之间增加一个界面过渡区域，同时将前步计算所得的代表单元形变性能作为界面过渡区域材料的性能，以近似模拟真实的界面连接情况，进而提高对整个代表单元体性能的计算精度。关键词：纳米材料；复合韧化；细观力学模型；有限单元法西安建筑科技大学硕士研究生论文Micro--mechamicalInvestigationonNano-／Micro--crystallineCompo

4、siteTougheningSpecialty：MaterialsProcessingName：YahDunInstructor：WangJingtaoDuZhongzeAbstractItattractsagreatdealofresearchers’attentiontoimprovematerial’Sstrengthsandductilitybyobtainingultrafinegrainsandsomedevelopmenthasbeenreceived，especiallyinnanocrystallinematerials．Si

5、gnificantincreaseinhardnessandstrengthhasbeendocumentedfornano—crystallinematerials-mostdramatiCfornano—structurematerials，butductilityisdisappointinglylowanditisnotsatisfiedinnano·crystallinematerialstoughening，Ductilityenhancementswereachievedinnano—structuredmetalsthrough

6、theincorporationofabimodalgrainsizedistribution．witllmicrometer—sizedgrainsembeddedinsideamatrixofnano—crystallinegrain。s，andatthesametimethestrengthdeceasesSOlittlethatthellano—crystallinematerialistougheningwell．Thispaperfocusesinmicro-mechanicalinvestigationonthebehaviorp

7、erformanceofthisnano-crystallinematerialwith“biIIlodals协lctIlre’’andmainresultsareasthefollowing：1．Thisllano·crystallinematerialwith“biInodal“structurewasviewedasakindofcompositeandtheideaofnano-／micro—crystallinecompositetougherringwasputforward．Byreviewingexperimentalresul

8、tsandTEMimagesmadebyotherresearchers，amicro—mechanicalmodelofnano一／microcom