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梯度結構銅鋁合金的室溫加工硬化行為

1047   編輯：管理員   來源：劉歡,李幸福,楊易,李聰,付正容,柏云花,張正洪,朱心昆  
2024-04-09 08:43:03
根據Hall-Petch公式可推測具有均質結構金屬材料的力學性能[1, 2] 納米材料[3, 4]的強度和硬度都非常高，但是很難生成極其細化的晶胞以存儲更多的位錯，因此往往很早就失穩進入了頸縮階段 粗晶材料的均勻延伸性好，加工硬化能力強，但是其強度較低 近年來，朱運田、盧柯等[5~10]提出了異質結構材料的概念，即在金屬材料中引入一個異質區域以同時得到納米材料的高強度和粗晶材料的高延展性，從而實現金屬材料強度-塑性的良好匹配 異質結構材料，分為異質層狀結構材料、梯度結構材料、核殼結構材料、雙相結構材料以及多模態結構材料[9] 在異質結構材料的塑性變形過程中，異質區的變形是不均勻的 在軟質區產生背應力[11]，在硬質區產生前應力[12]，其共同作用產生異質變形誘導強化，增強應變硬化，有助于提高異質結構材料的全局屈服強度并保持延展性 異質變形誘導應力和應變硬化的微觀機理研究尚處于前沿階段，梯度結構層中界面影響區的形成和演變尚不十分清楚 科研人員以數字圖像相關法開展塑性變形過程的力學研究[13, 14]，為梯度結構材料的力學行為的解釋和變形機理的闡述提供了直觀的表征支持 本文研究Cu-4.5%(質量分數)Al合金梯度結構材料的加工硬化行為，探究室溫下準靜態拉伸優異的屈服強度-均勻延伸性組合的微觀機理，通過表征表面機械研磨處理(Surface mechanical attrition treatment，SMAT)后合金板的梯度層由表層到芯部形成的微觀組織的差異并結合異質變形誘導強化等理論，系統說明高強度、高塑性潛在的微觀塑性變形的力學行為，以較低的加工成本換取極佳的強塑性匹配，探索梯度結構材料的工業化生產和應用方式 1 實驗方法實驗用銅鋁合金為純銅中固溶了4.5%的Al元素 將熱鍛和冷鍛成厚度為4 mm的銅鋁合金板放置在溫度為923 K的管式真空爐中退火2 h，制備出均質結構的粗晶銅鋁合金板 再將其在液氮下表面機械研磨[7] 2 min，制備出具有雙面梯度結構的銅鋁合金板 使用型號為SHIMADZU Universal Tester的力學試驗機進行單軸拉伸測試，應變速率為5×10-4 s-1 拉伸試樣標距部分的尺寸為15 mm×5 mm×4 mm(圖1a)，用240#到2000#砂紙將打磨電火花線切割殘留痕跡的截面 數字圖像相關法(Digital image correl
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有色金屬及合金 梯度結構 強韌化 缺陷密度梯度 數字圖像相關法
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