《多尺度異質界面復相結構金屬的微區力學性能研究》是依託重慶大學，由楊曉芳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多尺度異質界面復相結構金屬的微區力學性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊曉芳
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高強高韌是金屬材料的追求目標，而大多數情況下，強度跟韌性呈倒置關係，制約了高強度金屬的工業套用，成為金屬材料發展的瓶頸問題。發展多尺度復相結構是開發先進金屬結構材料的新思想，可以得到良好的強度與韌性的匹配，但由於其微觀組織的不均勻性，導致微觀組織與巨觀力學性能間很難直接建立定量聯繫，使得開發此類金屬材料缺乏具體的理論指導。本項目在微觀組織與巨觀性能間引入微區力學性能這一橋樑，以fcc/bcc界面的Cu-Nb複合線和hcp/fcc界面的Mg-Al複合材料為研究對象，從中選取典型微區單元，利用球差校正透射顯微鏡、三維原子探針等對其微觀組織進行表征，利用搭載原位台的掃描電鏡及納米壓痕儀對微區單元的力學性能做原位動態的研究，利用有限元及數學建模的方法建立微觀組織-微區單元力學性能-巨觀力學性能的定量關係，從本質上揭示該類材料的強化機制，指導材料微觀組織結構的設計與最佳化，從而最終提高金屬材料強韌性。
結題摘要
本項目選用具有fcc/bcc異質界面的銅鈮複合線材為研究對象，利用FIB，納米壓痕，高分辨透射電鏡等，系統研究了材料典型微觀組織結構及對應微區單元的力學性能，包括不同尺度銅基體織構演變分析；反覆軋制退火後銅鈮複合線材的力學性能及微觀組織研究；不同溫度退火處理下銅鈮複合線材微觀組織演變；不同溫度退火處理對銅鈮複合線材微區力學性能的影響和分子動力學模擬位錯與不同孿晶界面的互動作用。得到的主要結論有：1. 反覆軋制退火過程中，銅鈮複合線材的抗拉強度和彈性模量表現為先增加，後減少，再增加的趨勢。處於納米級別的基體Cu和增強體Nb對材料性能的變化起主導作用。2. 經過不同溫度退火，Cu-Nb複合線材的顯微硬度隨著退火溫度的升高，表現出單調下降的趨勢。退火溫度小於300℃時，硬度值的降低主要是由於大尺度的Cu基體發生了回復和再結晶。隨著退火溫度的升高，Cu基體發生完全再結晶隨後進一步的粗化和Nb相的再結晶導致硬度值繼續降低。3. 在相同的載入力和載入時間條件下，CuNb複合區的位移總是比Cu1和Cu2區域少。Cu1和Cu2區域的硬度值隨著退火溫度的升高呈逐漸降低的趨勢，CuNb納米複合區的硬度值隨退火溫度的升高也呈現逐漸下降的趨勢，與維氏顯微硬度值的變化趨勢相同。4. 層錯能對位錯與孿晶互動作用有很大影響。當位錯為混合型位錯時，位錯可能在共格孿晶界面上分解。螺型位錯會交滑移到非共格孿晶界面上；混合型位錯只能在界面上特殊的點通過界面。在低層錯能合金中面內滑移是重要的變形方式，退火孿晶會與位錯互動作用起到強化材料的作用。整個過程位錯在共格孿晶界面發生穿越與反射。
