納米金屬鎳的塑性變形及微結(jié)構(gòu)演變.pdf

1、納米金屬材料的塑性變形機(jī)制是國際納米結(jié)構(gòu)材料研究領(lǐng)域的重要前沿方向之一。然而，目前關(guān)于納米金屬材料的塑性變形機(jī)制還未達(dá)成統(tǒng)一。普通粗晶材料隨著晶粒的細(xì)化，其強(qiáng)度/硬度得到增強(qiáng)，此所謂Hall-Petch關(guān)系。然而，當(dāng)晶粒尺寸減小到了納米范圍，出現(xiàn)了不符合Hall-Petch關(guān)系的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說明納米材料的變形機(jī)制與普通粗晶材料有所不同。粗晶材料主要通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來達(dá)到塑性變形，位錯(cuò)源于晶界或晶內(nèi)原有的位錯(cuò)，變形中產(chǎn)生位錯(cuò)增殖、塞積，位錯(cuò)的相

2、互作用形成位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)。然而，納米材料由于小尺寸效應(yīng)，晶內(nèi)位錯(cuò)不穩(wěn)定，趨向于彈出晶內(nèi)，因此，晶內(nèi)被認(rèn)為沒有或很少位錯(cuò)，這與普通粗晶材料有很大差別。晶粒尺寸是影響納米材料變形機(jī)制的一個(gè)重要因素，不同晶粒尺寸的材料，其變形機(jī)制也不一樣。納米材料的變形機(jī)制有很多，比如：晶界發(fā)射位錯(cuò)，切過晶粒，被對面晶界吸收；晶界發(fā)射不全位錯(cuò)，在晶內(nèi)留下層錯(cuò)，或形成孿晶；晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)；晶界的滑移；同時(shí)，在一些情況下，相變也會發(fā)生；等等。然而，目前的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象多種多樣，

3、還不清楚到底在什么情況下，哪種機(jī)制占主導(dǎo)。 本文對平均晶粒尺寸為20nm的電沉積納米金屬鎳在室溫下進(jìn)行了冷軋，通過X射線衍射、顯微硬度測試、透射電鏡和高分辨透射電鏡等分析了其微結(jié)構(gòu)的演變，發(fā)現(xiàn)納米金屬鎳的塑性變形可分為兩個(gè)階段：(1)應(yīng)變量(厚度壓下量)ε<30％時(shí)，變形機(jī)制主要為位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)階段發(fā)生加工硬化，(200)織構(gòu)逐步增強(qiáng)。(2)ε≥30％這個(gè)階段，相變和孿晶成為變形的重要方式。ε約為30％時(shí)，樣品的硬度

4、有個(gè)突降，結(jié)合X射線衍射和高分辨透射電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)此時(shí)發(fā)生了應(yīng)變誘發(fā)的相變，由面心立方向體心立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，得到體心立方結(jié)構(gòu)的平均晶格常數(shù)a=0.2921nm，并且，相變是可逆的，當(dāng)外力去除后，體心立方結(jié)構(gòu)自發(fā)向面心立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，但這種逆轉(zhuǎn)變不是完全的，雖然用X射線檢測不到殘留的體心立方結(jié)構(gòu)，但可用高分辨透射電鏡觀察到。這種可逆相變現(xiàn)象在退火實(shí)驗(yàn)中得到重現(xiàn)，軋制后殘留的體心立方結(jié)構(gòu)在退火中長大，放到室溫下又會自發(fā)向面心立方轉(zhuǎn)變。另外，樣品