2。3。2  金相观察 8

2。3。3  拉伸试验 9

3  实验结果分析 10

3。1  硬度分析 10

3。2  金相分析 11

3。3  拉伸性能分析 13

3。4拉伸断口分析 16

结  论 18

致  谢 19

参 考 文 献 20

1  绪论

1。1  梯度纳米结构材料

本课题研究梯度纳米结构纯钛的拉伸性能，在此之前，我们对梯度纳米结构材料做一些简单的介绍。众所周知，当材料的晶粒细化至纳米级别时，通过引入晶界和晶体缺陷，我们可以提高材料的强度、硬度等力学性能。

常规的纳米材料按其结构尺寸可分为四类，即零维、一维、二维、三维纳米材料。它们的分类依据主要是看材料的基本单元有几个维度没有达到100nm以下，如零维纳米材料的基本单元三个维度尺寸都在100nm以下。三维纳米材料比较特殊，它一般是基体单元中包含零维、一维、二维纳米材料的块体材料。常见的纳米金属都属于三维纳米材料范畴。文献综述

纳米材料性能优良，但受到各种因素制约而不能在工业上广泛应用，因此，K。 Lu和J。 Lu[1]在1999年第一次提出了表面纳米化的概念，这也就是我们所要研究的梯度纳米结构材料的起源。由于在工业应用中，我们并不要求材料的每个位置都有良好的力学性能，引起零件失效的原因往往是经常与其它部件接触的表面，因此，提高材料表面性能会是一种很好的选择。表面纳米化正是基于这个思路被提出来的，主要是在材料表面制备一定厚度的纳米结构层，细晶的纳米层相较于内部粗晶具有优良的力学性能，可大大改善材料表面的综合力学性能，使其在工业应用上有更好的发挥。而当制备的纳米结构层具有一定的梯度时，即由表面向芯部晶粒尺寸逐渐增大时，我们就得到了梯度纳米结构材料。梯度纳米结构材料具有许多特殊的性能，由于其晶粒尺寸呈现梯度变化，连带着引起晶界密度也呈现梯度变化，引起材料的物理化学性质也呈梯度变化，其结构示意图如下图所示：

图1。1  梯度纳米结构材料示意图

1。2  梯度纳米结构材料的制备

1。2。1  表面纳米化

材料表面纳米化的方法基本有三种：（1）沉积或涂层[2] ，沉积或涂层是指将提前制备的纳米颗粒用一定的方法固定于材料表面，得到一个纳米结构的表层。（2）表面自身纳米化[3]，主要有两种方式，一种是用机械加工，使材料表面发生强烈的塑性变形，从而得到细化的晶粒，实现表面纳米化[4]；还有一种是利用热力学方法[5]，加热使材料发生相变，随即快速冷却，利用动力学方法，控制其再结晶速率，从而得到纳米结构，但是这种方法难以精确控制晶粒尺寸以得到梯度结构，因此我们在实际中一般采用机械处理加工的方法。（3）混合法[6]，混合纳米化方法，是在表面纳米化方法基础上引入化学处理，主要特点是在纳米化表层中引入了其它化学成分，优点是提高了表层的部分性能，缺点也较为明显，引入其它化学成分使得表面成分与粗晶成分不同，不能用于制备梯度纳米结构材料。

1。2。2  表面机械加工处理方法

按上述分类来说，表面机械加工处理得到纳米化表层的方法基本都属于表面自身纳米化，常见的有表面机械研磨法（SMAT）、滑动摩擦法[2]等。