新型纳米结构金属材料强韧化机理研究

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1、⑧论文作者签名：国茎堡一指导教师签名：论文评阅人l：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：王自强3婴窒员3虫科院力堂压委员l：扬卫!塾援!逝堑太堂委员2．一一一塞4攫!熬援!渣堡太堂委员3：夔建虫3熬援3逝江太堂委员4：黄蠢蕉!煎援]堑江太堂委员5：陈值遂∑数援3浙江盔堂委员6：曲绍兴＼教援＼浙江大堂答辩日期：塑竖二垒二12novelnanostructuredmetalsAuthor’SSSupervisor’SExternalReviewers：L垦丛Q监垒嫂盟鱼墨墨Q趟垒墨!i地鲤Q￡丛星堡垒垒n适苎ExaminingCommitteeChairperson：Ex

2、aminingCommitteeMembers：丛．L螋!Q鱼兰墨Q△坠i坠g虹垒堕坠i!星!墨i鲤JianzhongJiangkProfessorUZhejiangUniversity．．．．．．．．．．．．．．——ZhilongHuangkProfessorUZhejiangUniversity．．．．．．．．．．．．．．．．．——Dateoforaldefence：{I必越警一山兰一兰独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得澎鎏盘堂或

3、其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位敝储签名：移签字日期-山／今年6月。p学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解迸’江盘茔有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权溢鎏盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：导师签名：姥茼签字日期：渺厂弓年6雕7日签字日期：a。13年6月37日学位论文作者毕业后去向：

4、工作单位：通讯地址：电话：邮编：致谢本文的工作是在杨卫教授和曲绍兴教授的指导下完成的。一日为师，终身为父。这一路走来，老师们的鼓励和帮助给予我不断前进的勇气和动力。我要对不断付出的老师们说一句：谢谢，你们辛苦了!本课题来源于国家自然科学基金重大项目“金属材料强韧化的多尺度结构设计与制备”。中科院沈阳金属研究所、重庆大学、上海交通大学和浙江大学四家单位参与其中。这里要特别感谢中科院沈阳金属研究所的卢柯院士、卢磊研究员、张哲峰研究员和张广平研究员对本文第二、三章工作的指导与帮助。本文2．4节关于纳米孪晶界持续强化机理的工作是与李晓雁博士(现任清华大学副教授)和高华健教授(布朗大学工程系)合作

5、完成的。一直以来，晓雁师兄是我科研方面的榜样，在这里深表感谢。本人曾于2010年l1月在宾夕法尼亚大学李巨(现任MIT教授)研究组交流学习非晶合金的计算模拟方法。这段经历为本文第四、五章的工作打下了基础。感谢李巨教授、YuChiehLo博士、李文彬博士和李苏植博士的指导与帮助。本文第五章关于非晶态预剪切带的工作是与浙江大学材料系蒋建中教授研究组合作完成的。蒋老师的敬业精神和科研热情深深地感染了我；曹庆平副教授、王晓东副教授和钟诚博士给予了我很大的帮助；布朗大学高华健教授对该工作提出了很多建设性的意见和建议。这里对他们表示衷心的感谢。II摘要理解纳米结构金属材料的微观强韧化机理对于提升材料

6、的力学性能至关重要。本文运用大规模分子动力学计算方法，模拟新型纳米尺度多晶金属和非晶合金在不同加载形式下的力学响应，探索和揭示由纳米孪晶界和第二相晶粒主导的独特的微观变形机理，为实验中设计和制备具有优越力学性能的新型纳米结构金属材料提供思路和方法。本文首先研究了纳米孪晶金属材料的裂纹扩展、纳米压痕和拉伸过程。裂纹扩展模拟揭示了由纳米孪晶界主导的四种韧化机制。通过分析纳米压痕模拟得到的载荷位移曲线，阐述了纳米孪晶界的硬化机理。在含择优取向纳米孪晶界的柱状晶铜试样中，观察到了位错机理转变引起的持续强化。当纳米孪晶界间距减小到临界尺寸以下时，塑性变形会从偏位错主导转变为全位错主导。本文还研究了

7、纳米孪晶金属材料的微结构演化机理：纳米子晶粒的形成和转动；纳米孪晶晶粒形状改变和细化；晶粒迁移及孪晶片层增厚；位错．孪晶界相互作用主导的剪切带萌生。继之，本文研究了纳米尺度非晶基复合材料中第二相晶粒的韧化作用。通过调节第二相晶粒的形貌，观察到了局部剪切带的偏转和分叉，以及第二相晶粒对剪切带的抑制。揭示了第二相晶粒与非晶基体的作用机理，即晶格位错滑移和非晶局部剪切变形单元的协同作用。最后，本文通过引入和调节非晶态预剪切带的含量和取向，