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摘要：纳米金属材料具有高强度和低塑性的特点，使其在工业应用上遭遇较大瓶颈。如何提高纳米材料的塑性成为纳米材料首先要解决的问题，而双模晶粒分布材料已经被证实能够获得良好的强度和塑性的组合，但其变形机理尚不清楚。本课题通过等径角转角挤压（ECAP）的方法制得超细晶纯铜材料，通过等温退火获得双模晶粒分布铜材料，测定其硬度，通过拉伸试验掌握其强度和塑性参数，利用扫描电镜（SEM）分析其断口断裂机理，并使用电子背散射衍射（EBSD）技术分析试样晶粒组成和变形机制。20295
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关键词：双模铜 ECAP EBSD 力学性能 变形机制
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Abstract Nanostructured metallic materials possess high strength but low ductility,therefore have been in a buttleneck in industry.So it’s urgent to enhance the tensile ductility of nanostructured metallic materials,however bio-modal materials with homogeneous distribution of different-volume-fraction micro-grains are investigated possessing a good combination of high strength and good ductility,but the deformation mechanisms of bio-modal materials is not that clear.In this dissertation,we use the ECAP technology to prepare bio-modal Cu materials as modal material,and research the mechanical properties involved with stress, tensile ductility and the deformation mechanisms of bio-motal Cu by using electron back scattering diffraction(EBSD) techniques.
Key word: bio-modal Cu,ECAP,EBSD,mechanical property,deformation mechanism
目 录
1 绪论1
1.1 纳米材料与纳米科学1
1.2 多尺度金属材料的基本概念4
1.3 双模态铜的制备方法... 5
1.4 双模铜的力学性能7
1.5 双模铜的微观结构9
1.6 双模铜的发展前景和展望.... 11
2 实验 12
2.1 实验材料与设备12
2.2 实验方案12
3 实验结果及分析 15
3.1 制备双模晶粒分布铜的参数确定 15
3.2 拉伸试验17
3.3 微观结构表征23
结论 26
致谢 27参考文献27
1绪论：
金属材料的强度和延展性是两种重要的机械性能。不同结构材料承重效果不同，因此在选择材料时，强度是必要条件，也是非常重要的参数。另外，好的延展性是在承重方面避免失效变形的重要条件，也会在塑造和成型方面避免撕裂和脆断。金属材料能够同时具有高强度和延展性是材料学中具有重大的意义研究方向。纳米结构材料往往具有很高的强度，但由于纳米材料晶粒排列紧密，缺少大量位错运动，故具有较低的延展性。阅读大量文献发现，双模态金属材料可以很好的兼顾强度和延展性，同时双模态的材料也具有较好的断裂韧性等等。即便如此，仍有很多问题有待解决，如双模态组分中，微米级晶粒的体积分数和空间分布对力学性能的影响，纳米尺度和微米尺度的晶粒如何协调变形来达到较高的塑性与强度的统一提升等。
本文主要论述纳米材料，多模态、双模态金属材料的基本概念，特别是双模态铜材料及其制备方法，从强度和延展性入手研究双模晶粒分布铜材料在不同应变率下的力学性能和变形机理，解决上述问题，并对双模铜材料在技术上的潜在影响和未来工作做出讨论。
1.1 纳米材料与纳米科学
1.1.1 纳米材料的基本概念
纳米材料的概念最早在八十年代由西德大学Gleiter教授提出[1]，主要指尺寸为纳米级（10-9 m）的超晶细材料，尺寸范围一般在1-100nm内。它是介于宏观物质和微原子、分子之间的单元结构层次，有两大显著的特征：超晶细晶粒尺寸和较大的内界面。纳米材料界面上的原子占据较大比例，相互之间排列机制不同，界面周围的晶格结构亦毫不相关，因此可构成与晶态、非晶态均不同的崭新的结构状态[2]。基于纳米尺度研究自然界中原子、分子的行为和彼此间的关系，可深化人们对客观世界的认识并创造出新产品。