低温及表面强变形提高纯锆和纯铜强韧性的机理
本文以纯锆和纯铜为研究对象,以提高材料的强韧性为目的,以低温表面旋转轧制处理、深冷处理、低温轧制结合退火为手段,调控材料的微结构和力学性能,并系统研究了微结构和力学性能之间的关系。利用低温表面旋转轧制处理,在纯锆表面制备出晶粒尺寸呈梯度变化的纳米结构表层。
塑性变形层的厚度超过了600μm,平均晶粒尺寸由表层的8nm逐渐增加到粗晶基体的微米尺度,同时硬度也由6.00GPa逐渐降低至2.78GPa;在变形的初始阶段产生了大量的变形孪晶,随着应变的逐步增加,变形孪晶内部产生了大量的位错胞并最终转变成为纳米晶;硬度与晶粒尺寸之间的Hall-Petch关系是非线性的,这主要是由于随着晶粒尺寸的逐渐减小,变形机制由位错滑移机制向晶界滑移机制发生转变;梯度纳米晶锆薄膜表现出高的强度(~748MPa)和有限的拉伸延伸率(~3.0%),而梯度纳米晶/粗晶锆则表现出加强的强韧性,纳米晶锆提供高的强度和粗晶锆提供的加工硬化能力,以及纳米晶层对应变局域化的抑制作用是导致综合力学性能提高的主要原因。深冷处理改变了纯锆的晶粒取向,提高了内应力和位错密度,进而导致硬度升 ...


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