超细晶镍的组织和性能研究(2)
5.3 2N镍与4N镍的力学性能对比 28
5.4 结论与分析 29
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
1 绪论
1.1 研究背景
材料是人类生存，社会发展，科技进步的坚实基础，是现代化革命的先导，是当代文明的三大支柱之一。随着高新技术的兴起，又把新材料与信息技术、生物技术并列作为新技术革命的重要指标。如今，材料已经成为国民经济建设、国防建设和人民群众生活的重要组成部分。
然而随着人口的膨胀，对资源需求的提高，像矿产这些不可再生资源正面临着枯竭的危险。而以矿产资源为主要生产来源的金属材料仍为现今某些领域无法替代的结构材料，其工作条件和性能的要求也越来越高，进一步提高这些结构金属材料的综合力学性能，减轻结构重量(提高材料比强度)和提高材料使用寿命，节省金属材料的消耗已经成为目前我们不得不解决的问题。当前，各种高强度和特殊功能的新型材料相继出现并在迅猛发展。然而在现实条件下，一些高强度材料常会在大大低于其强度极限的应力作用下发生意外的脆性断裂。由于高强度材料脆性断裂倾向性的增大使其强度潜力不能得到充分利用，其应用也受到了限制。因此，同时具有足够的塑性和韧性是实现高强度材料应用的必要条件。
在工业中，对金属的强化通常是在晶体中设法引入更多的缺陷，从而达到有效阻碍位错运动。然而根据霍尔-佩奇(Hall-Petch)关系式： ，可以知道晶粒平均直径d(晶粒尺寸)越小，金属的变形能力、抗拉强度和硬度就越大。所以当金属材料的晶粒尺寸细化到一定程度以后，其组织和性能都能得到很大程度的改善。因此对超细晶材料的研究逐渐进入了人们的视野之中。
超细晶材料(包括纳米材料和亚微米材料)是集优异的强度和良好的塑韧性于一体的高性能结构材料，具有重要和广阔的工业应用前景。20多年来，超细晶材料逐渐引起了越来越多的科学工作者的高度关注。
本课题以金属纯镍为研究对象有其独到的意义。
首先，镍作为战略型金属有非常广的应用，这得益于镍具有优异的物理、化学特性。镍质地坚硬、具有磁性和良好的塑性，最突出的特点是抗腐蚀性一流，并且耐磨性也相当出众。镍作为合金元素时，主要用来制造不锈钢和其他抗腐蚀合金，如镍钢、铬镍钢及各种有色金属合金，含镍成分较高的铜镍合金，就不易腐蚀。也作加氢催化剂和用于陶瓷制品、特种化学器皿、电子线路以及镍化合物制备等等。特别在一些特殊场合(军事、航空航天等领域），纯镍可成为理想的结构材料。因此，如果能通过SPD进一步提高镍的综合力学性能，将会使它的应用领域更加广泛。
其次，镍为典型的面心立方(fcc)金属并且具有高的加工硬化能力，致使高应变量下变形难度增加。目前已发表的纯镍剧烈塑性变形的研究文献大多基于室温(0.17Tm)变形，着重从组织演化和力学性能对其表征及分析。纯镍在中温及高温的大变形研究还很匮乏，尤其是提高变形温度后，纯镍中高位错密度及亚晶组织是否会发生动态连续再结晶仍然没有得到系统的研究。组织演化的具体行为并未得到统一的定论。对纯镍在不同温度水平实施ECAP变形，可以对现有的研究结果进行补充，并且可以比较在同一温度水平下，不同层错能的面心立方金属的组织演化特点。
1.2 超细晶材料的制备工艺
目前制备超细晶材料的方法有很多种，如粉末冶金法、快速凝固法、剧烈塑性变形法、形变诱导相变法、动态再结晶法及传统的轧制法等。
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