双峰晶粒尺寸分布的室温塑性研究
层错能对电沉积纳米晶Ni-Fe合金显微组织与力学性能的影响
层错能对电沉积纳米晶Ni-Fe合金显微组织与力学性能的影响温建程;戴品强【摘要】Nanocrystalline Ni-Fe alloys with different stacking fault energies were prepared by changing Fe content using pulse electrodeposition method. The microstructure and mechanical properties of the nanocrystalline Ni-Fe alloys were characterized by XRD, TEM and tensile testing. The results indicate that all the prepared Ni-Fe alloys are face-centered cubic structure, single-phase solid solution with the average grain size in the range of 12−25 nm, and the average gr ain size decreases with decreasing the stacking fault energy. The ultimate tension strength of the nanocrystalline Ni-Fe alloys is in the range of 1361−1978 MPa and the elongation to failure is in the range of 9.3%−13.2%. Both the ultimate tension strength and the elongation to failure increase with decreasing stacking fault energy. The increase of tensile strength is due to the fine-grain strengthening. For Ni-Fe alloy, with decreasing the stacking fault energy, the work hardening rate increases, and the plastic instability is delayed, consequently higher plasticity is gained.%采用脉冲电沉积方法，通过改变Fe含量获得不同层错能的纳米晶Ni-Fe合金。
7003铝合金时效双峰的组织与性能研究
按照 GB /T 16865-19975变形铝、镁及合金 加工制品 拉伸试验用试样 6标准执行, 标距为 30 mm。在日本 岛津 AG-10TA 型万能材料试验机上进行拉伸试验, 测定 3个 试样取平 均值。在 T ecnai G2 F30 S-Tw in 型透射电镜下观察合金组织结构, 并比较时效处理 前后第二相粒子的分布。
然后, 取两个时效强度峰值状态下的试样进行 慢应变速率应力腐蚀实验 ( SSRT ) , 用以比较两个峰 时效状态下试样的抗应力腐蚀性能。试验按照 GB / T 16865-1997标准执行, 标距为 20 mm, 试样长轴取 为短横向, 以保证试样开裂面与 SCC 最敏感方向一 致。试样经热处理并除去氧化膜后分为两组: 一组 在空气 中拉伸; 另一组在 w ( N aC l) = 3. 5% 的 N aC l 水溶液中拉伸, 应变速率为 E= 5 @ 10- 5 s- 1。
393 K 200 h
13. 8
413 K 16 h
15. 2
410 h
14. 8
413 K 50 h
14. 6
413 K 70 h
15. 7
413 K 90 h
14. 3
413 K 150 h
14. 1
图 2 7003铝合金在不同温度时效的强度变化曲线 ( 743 K 70 m in固溶, 水淬 )
图 1 7003铝合金不同温度下的时效硬化曲线
54
2011, Vo l. 39, l 1
K ) 时效第二峰的硬度略高于第一峰的, 而高温 ( 413 K ) 时效的则是相反, 第二峰的硬度略低于第一峰的。 可见, 时 效 温 度 对 7003 铝 合 金的 性 能 有 较 大 的 影响。
TC4钛合金晶粒细化及超塑性研究
第15卷第4期2008年8月塑性工程学报J OU RNAL OF PL ASTICIT Y EN GIN EERIN GVol 115 No 14Aug 1 2008TC4钛合金晶粒细化及超塑性研究(西北工业大学材料学院,西安 710072) 王 敏 郭鸿镇摘 要:文章采用形变复合热处理方法对过热组织TC4钛合金进行了组织细化机理及超塑性能研究,结果表明,(α+β)两相区的低温多火次不均匀大变形能增加变形体内的畸变能,提高α和β晶粒的再结晶形核率;提高锻造后的冷却速度能抑制冷却过程中α相在β晶界和晶内的形核和长大,并形成马氏体组织(α′),细针状α′在随后加热锻造时容易破断并形成细小α晶粒;变形后800℃再结晶退火使α相进一步球化,最终形成两相分开度较大的、均匀细小的等轴α+β转变组织,经测定α晶粒直径为2μn ～5μn 。
在最佳工艺条件下,细化后TC4的延伸率可达188117%。
关键词:钛合金;微细化;形变复合热处理;机理中图分类号:T G 14 文献标识码:A 文章编号:100722012(2008)0420155204Study on superplasticity and f ine 2grained of TC4alloyWAN G Min GUO Hong 2zhen(School of Material Science ,Northwestern Polytechnical University ,Xi πan 710072 China )Abstract :Using composite ausform method ,the fine 2grained mechanism of TC4alloy with overheating structure was investigated in the paper.The results show that :The inhomogeneous severe deformation in low temperature zone of (α+β)area can enhance distortion energy of deforming body and increase recrystallizing nucleation rate of α2grain and β2grain.Increasing cooling speed af 2ter forging can restrain nucleation and growth of α2phase on βcrystal boundary ,and form martensite structure (α′).During sub 2sequent forging process ,the fine acicular α′is easy to be broken and to form fine α2grain.After deformation ,recrystallizing an 2nealing of 800℃makes α2phase more sphering and forms fine uniform and equiaxial α+βtransforming structures.The measuredα2grain size is in the range of 2μm ～5μm.In the optimal process parameters ,the elongation of TC4after composite ausform can arrive at 188117%.K ey w ords :titanium ;ultrafine ;composite ausform ;mechanism王 敏 E 2mail :wangmin @nwpu 1edu 1cn作者简介:王 敏,女,1959年生,陕西人,西北工业大学,副教授收稿日期:2007206221;修订日期:2008207204 引 言国产TC4属于(α+β)两相钛合金,兼有α和β钛合金的优点,具有较高的比强度、热强性和较好的综合力学性能,是最为广泛应用的一种钛合金。
冷却工艺对Q235低碳钢组织及性能的影响
冷却工艺对Q235低碳钢组织及性能的影响李雨森;杨跃辉;李敬;苑少强【摘要】将Q235B低碳钢奥氏体化后采用不同的方式进行冷却,得到不同类型的显微组织,然后测定了其力学性能,试验结果表明:实验钢930℃等温20 min后,随炉冷却得到铁素体和少量珠光体组织;空冷时出现大量的魏氏体,而淬火(水冷)形成板条马氏体.轧态、空冷和随炉冷却后的应力应变曲线虽然都有明显的屈服平台,但组织中存在粗大的多边形铁素体时加工硬化指数相对较高.淬火组织的应力应变曲线则表现为连续屈服.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】3页(P48-50)【关键词】低碳钢;冷却方式;应力应变曲线;力学性能【作者】李雨森;杨跃辉;李敬;苑少强【作者单位】唐山盾石机械制造有限责任公司,河北唐山0630202;唐山学院机电工程系,河北唐山063000;唐山学院机电工程系,河北唐山063000;唐山学院机电工程系,河北唐山063000【正文语种】中文【中图分类】TG335.52研究表明：单相组织的钢铁材料具有更优的抗腐蚀性[1]，而目前为提高其力学性能，钢铁材料基本采用多相的组织构成。
因此，开发具有双峰尺度晶粒尺寸分布的钢铁材料不但可以获得更佳的综合力学性能，而且也有利于耐蚀性的改善。
文献[2]采用冷轧后退火的工艺制备出微米和亚微米双峰尺度分布的不锈钢，具有良好的综合力学性能。
因此，如果将此种工艺应用到普通低碳钢上，对低碳钢性能的升级，应用领域的拓展将提供有益的借鉴与参考。
本文以Q235B为研究对象，通过不同冷却方式观察其组织转变，并测试力学性能的变化，为低碳钢双峰尺寸分布组织的制备工艺研究提供基本实验数据。
试验用Q235B商用热轧钢板，厚度为6mm.其化学成分为：w（C）0.14，w（S i）0.16，w（M n）0.70，w（P）0.015，w（S）0.008.在箱式电阻炉中进行加热，热处理过程如图1所示。
纳米金属材料强韧化方法研究
纳米金属材料强韧化方法研究王英; 蒋鑫; 洑佳程; 温贻芳; 龚肖新【期刊名称】《《苏州市职业大学学报》》【年(卷),期】2019(030)004【总页数】6页(P6-11)【关键词】纳米材料; 金属材料; 韧性强化【作者】王英; 蒋鑫; 洑佳程; 温贻芳; 龚肖新【作者单位】苏州市工业职业技术学院机电工程系江苏苏州 215104【正文语种】中文【中图分类】TB31工业制造，材料先行。
新材料产业被认为是21世纪发展最具潜力并对未来发展有着巨大影响的高技术产业。
制造既强又韧的材料也是人类长期追求的目标。
自20世纪80年代初，德国材料科学家Gleiter[1]首先提出了纳米晶体材料(nanocrystalline materials)的概念，并成功制备出铜等金属的块体纳米晶体后，纳米晶体材料的诞生，引起世界范围内对新材料的关注，开启了对纳米材料、微纳米力学和纳米科技方面研究的新时代。
纳米晶体材料指的是晶粒尺寸介于1 nm到100 nm之间的多晶体材料。
随着材料晶粒尺寸的细化，纳米材料表现出许多其他材料所不具备的特性，如小尺寸效应、量子效应、表面效应和宏观量子隧道效应。
正是由于这些特性导致其具有传统粗晶材料所不具备的一系列优异的电、力、磁以及化学和光学特性[2-5]。
尤其是力学特性方面，纳米材料表现出高强度、高硬度和高耐磨损的性能[6-8]，这些特性使其在工程应用方面具有巨大的发展优势。
韧性是强度和塑性的综合指标，是材料塑性变形到断裂整个工程耗散的功，只有强度和塑性都高的材料才具有良好的韧性。
然而，很多实验表明纳米晶体材料的强度虽然很高，但是塑性和延展性非常差，有的轴向拉伸率甚至很少超过5%[9]。
这也是为什么纳晶材料韧性差的原因。
早期研究认为，这种低韧性的主要原因是由于材料在制备的过程中存在缺陷，如孔洞、裂纹和夹杂物。
但是近年来，随着制备工艺的不断进步，研究人员已经制备出高致密度、高纯度、近乎无缺陷的块体纳米材料，通过实验验证，在拉伸延展性和韧性依然存在问题。
应变对二维蜂巢晶格光子晶体能带结构的影响
应变对二维蜂巢晶格光子晶体能带结构的影响王耀乐;徐公杰【摘要】基于平面波法,本论文对应变引起的二维蜂巢晶格光子晶体的能带结构进行了数值计算.选取的两个方向分别是锯齿型边界(zigzag)方向和扶手椅型边界(armchair)方向,在这两个典型方向上对二维蜂巢晶格进行了正负各20%的单轴应变.由于应变导致的对称性破缺,能带结构会有显著的变化.在沿锯齿型边界方向上,TE模带隙随着晶格被拉伸逐渐减小,TM模带隙在应变量大于16%时消失.对于沿扶手椅型边界方向,TE模带隙在压缩15%以上时逐渐减小,在其他应变量的情况下几乎保持不变;TM模带隙在应变量大于18%时消失.这些结果对于完善应力工程和设计二维光子晶体器件有重要的指导意义.%Based on plane wave method,the impacts of strain on band structures of two-dimensional photonic crystal with honeycomb lattices are studied numerically in this work.The directions of strain are assumped to be along zigzag and armchair boundary,and the range of uniaxial deformation is 20%.The bandstructure change obviously since strain-induced symmetry breaking.For the strain along zigzag direction,the gap of TE mode decreases with the stretching of crystal lattice,while the gap of TM mode disappears when the strain is over 16%.As for the strain along armchair direction,the gap of TE mode gradually decreases when the compressed strength is over 15% and keeps almost rubust for other strain case;the gap of TM mode vanishes for a strain larger than 18%.These results play an important role in improving strain engineering and designing two-dimensional photonic devices.【期刊名称】《光散射学报》【年(卷),期】2017(029)002【总页数】5页(P97-101)【关键词】物理光学;光子晶体;蜂巢晶格;应变;能带结构【作者】王耀乐;徐公杰【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】O436光子晶体是一种人造的、其介电常数在空间上某些维度具有离散平移对称性的材料。
双峰中密度聚乙烯_纳米碳酸钙复合材料的流变行为与力学性能
第18卷第2期2004年3月常熟高专学报Journal of Changshu C ollegeV ol.18N o.2Mar.2004双峰中密度聚乙烯/纳米碳酸钙复合材料的流变行为与力学性能Ξ于茂赏1,高俊刚2,史大刚2(1.常熟高等专科学校化学系,江苏常熟 2155002.河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002)摘 要:研究了双峰中密度聚乙烯(BMDPE)与纳米碳酸钙不同配比复合物的流变行为与力学性能。
讨论了复合物的组成、剪切应力和剪切速率以及温度对熔体粘度和膨胀比的影响,测定了不同配比熔体的非牛顿指数(n)、熔体流动速率(MFR)、粘流活化能以及习用屈服应力,断裂应力和断裂伸长率,用扫描电镜观察了纳米碳酸钙在复合材料中的分散情况。
结果发现:纳米碳酸钙可以均匀地分散在BMDPE中,少量的纳米碳酸钙就可以明显提高材料的力学性能,在较高的剪切速率下还可以改善材料的加工性能。
关键词:双峰中密度聚乙烯;纳米碳酸钙;复合材料;流变性;力学性能中图分类号:T Q325・1+2 文献标识码:A 文章编号:1008-2794(2004)02-0029-05 聚乙烯(PE)是人类对高分子材料需求量最大的材料之一,也是应用最广泛的高分子材料[1]。
2000年我国对聚乙烯的表观消费量已达到了5970K T,较1999年增长了11.8%,国内聚乙烯的生产已达到了3020K T,较上年增长了9.8%。
聚乙烯被广泛应用于管材、包装材料、农地膜、电线、电缆及其它塑料制品。
为了提高聚乙烯的性能,满足不同的需求,开发出了一系列新型的聚乙烯品种。
例如20世纪90年代中后期,茂金属催化合成聚烯烃获得成功,人们开发出了强度较高的茂金属聚乙烯。
但它难于加工,为了克服茂金属聚乙烯难于加工的缺点,人们又开发了双峰聚乙烯(BPE)。
双峰中密度聚乙烯(BMDPE)是继茂金属聚乙烯后又一新品种,它由低结晶度高分子量的共聚物和高结晶度低分子量的均聚物组成[2]。
新型材料简介
1、塑性差的主要原因超细晶/纳米晶材料的强度和硬度很高，但塑性差。
塑性较差是由于变形态组织在拉伸变形时不能形成足够数量的位错或动态回复抵消已形成的位错，引起加工硬化效应减弱，导致屈服后快速缩颈失稳。
材料组织呈双峰晶粒尺度分布（即在纳米晶粒基体中分布一定体积分数的微米尺度晶粒），大晶粒可发生塑性变形以增殖位错及提供加工硬化效应和变形材料组织存在弥散分布的第二相微粒，第二相微粒阻碍动态回复发生并增强位错积聚能力（即增强加工硬化速率）。
材料组织存在弥散分布的第二相微粒，第二相微粒阻碍动态回复发生并增强位错积聚能力（即增强加工硬化速率）。
2、新型材料的特征：①新型材料获得途径与传统普通材料不同②新型材料是多学科相互交叉、彼此渗透、相互促进，综合研究的成果③新型材料具有高新性能，能满足尖端技术和设备制造的需要④新型材料发展的驱动力由军事需求向经济需求转变⑤新型材料的开发与应用联系更加紧密⑥新型材料应注重与生态环境及资源的协调性3、材料的晶粒尺寸d,被发现遵循Hall-Petch关系Hall-Petch关系是表征多晶材料的硬度（或屈服应力）与尺寸之间关联的关系式，既材料的硬度，式中d为晶粒的平均粒径，K位比例系数。
在纳米材料中，由于特殊的微观结构所带来的反常力学特性主要也是体现在Hall-Petch关系式上。
在一些纳米材料中，Hall-Petch关系为正，既K>0，随着晶粒平均粒径d的减小，材料的显微硬度H增加。
由于结构的特殊，某些纳米材料中还存在负的Hall-Petch关系，即K<0, 材料的显微硬度H随着晶粒平均粒径d的减小呈下降的趋势。
这表明变形机制发生了转变，此时随晶粒尺寸继续减小，材料强度降低。
3、材料的成分、结构与性能之间的关系？①材料的所有性能都是其化学成分和其内部的组织、结构在一定外界因素（载荷性质、应力状态、工作温度和环境介质）作用下的综合反映。
它们之间有很强的依赖关系，相辅相成，而又是不可分割的，它们是材料科学的核心，同时又是认识和开发新型材料的理论基础。
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双峰结构是否都能提高塑性？
M.J.N.V. Prasad et al. / Materials Science and Engineering A 503 (2009) 86–91 Y.M. Wang et al. / Scripta Materialia 51 (2004) 1023–1028
双峰晶粒尺寸分布的nc Ni基合金的室 温塑性研究
虢婷 2014-3-30
背景
室温 nc 高强度 高塑性
应变硬化
应变速率硬化
控制晶粒尺寸
双峰结构
WANG Y M. MA E.Three strategies to achieve uniform tensile deformation in a nanostructured metal [J]. Acta Materialia 2004,52:1699-1709.
[J]. Nature 2002,419:912-915.
Two d i s t i n g u i s h e d s t r a i n r a t e sensitivity (0.016 and 0.045) and flow stress activation volume (26 b 3 and 11 b 3 ) were obtained at normal and high strain rate and low strain rate, respectively. good ductility of 5.6–11.3%, 1440–1916 MPa X. Shen et al. / Materials Science and Engineering A 487 (2008) 410–416 C. Gu et al. / Scripta Materialia 54 (2006) 579–584
high stresses activated conventional Cu -dislocation pileups at the twin boundaries WANG Y, CHEN M, ZHOU F, MA E.High tensile ductility in a nanostructured metal [J]. Nature 2002,419:912-915.
rolling the Cu at liquid nitrogen 180℃ for 3 min 200℃ for 3 min temperature high tensile ductility—65% elongationto failure, and 30% uniform WANG Y, CHEN M, ZHOU F, MA E.High tensile ductility in a nanostructured metal ldrites
isolating the highly localized shear bands
GUO HE* et al. /nature materials| VOL 2 | JANUARY 2003
L. Zhu et al. / Acta Materialia 60 (2012) 5762–5772
我的实验
2010 博士论文 吉林大学 纳米晶镍及镍钴合金
Cu Ni
3~4m
下一步实验计划
1. 制备nc,m以及两个双层 NiFe 合金四个试样，双层的即 在nc上面镀制近一个微米的微米层。 2.对其中一个双层结构进行180℃退火3h，并通过透射电镜 观察两个双峰晶粒结构，大小晶粒晶界附近结构及形貌。 3.纳米压入,测定硬度与微米晶和纳米晶比较，以及三种试样 压痕形貌的比较。
那么，可以从那几个方面来 提高纳米晶的塑性呢？
大小晶粒体积分数及 尺寸分布
粗晶是否能有效弱化nc 的应力集中？
nanoscale voids or nano/microcracks
M.J.N.V. Prasad et al. / Materials Science and Engineering A 503 (2009) 86–91