超细晶钽的再结晶行为与动态力学性能(2)
3.2.2 结论分析 19
3.3 动态压缩前后硬度变化 20
3.3.1 原始试样动态压缩前后显微硬度表 20
3.3.2 热处理后是否经过动态压缩硬度表 20
3.3.3 结论分析 21
3.4 EBSD图像 21
3.4.1 不同温度退火试样动态压缩后EBSD图像 22
3.4.2 图像说明 23
3.5 本章小结 24
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
1 绪论
1.1引言
钽是73号元素，属于过渡金属，主要共存于铌钽铁矿中[1]。钽质地坚硬，熔点高达2996℃，富有延展性，热膨胀系数小，同时具有良好的耐腐蚀性，与“王水”不反应。鉴于其所具有的特性，钽可用来制造蒸发器皿，也可以做电子管的电极，整流器，电解，电容等。如在化工、电子、电气等工业中，钽可以取代过去需要贵重金属铂承担的任务，使所需费用大大降低。因而钽具有良好的应用前景。
在外力作用下，具有良好塑性的金属材料，能够产生连续的永久变形而不会破坏完整性，而强度高的金属，抵抗塑性变形和断裂的能力低。因此金属材料的塑性和强度之间，在本质上有固有的矛盾[2]。
而工业应用中，对金属强化的方式通常是通过阻碍位错的运动。具体包括固溶强化、弥散强化、加工硬化、细晶强化等。
其中细晶强化是唯一能够同时提高强度，改善塑性和韧性的有效手段[3]。由霍尔佩奇关系可知，金属的晶粒尺寸越小，金属抵抗变形的能力，抗拉强度等都有提高。这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较为均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。
通常细化晶粒的方法有：增加过冷度；变质处理；振动与搅拌以及对金属进行塑性变形。而传统的塑性变形在细化晶粒的同时，也改变了材料的尺寸形状，难以得到大块的、所需尺寸的材料，且对晶粒的细化程度有限。所以需要对传统的塑性变形方法进行改善，从而获取超细晶材料。
剧烈塑性变形法（Severe plastic deformation，SPD）具有更强的细化晶粒的能力，且能够获得较大体积的块体材料，因而得到了人们的关注。
1.2 剧烈塑性变形
超细晶材料在力学性能、电化学性能、磁场形成、热力学性能等方面比常规材料有巨大的优势，所以一直是材料研究学者的重点研究方向[4-5]。由材料学四要素的关系可以得知，材料的制备方法对于材料的性能有一定影响。目前制备超细晶材料的思想主要分为两种：一种是通过亚微米甚至纳米级颗粒的组合，形成所需尺寸的晶粒；另一种则是在保证其块体完整性的情况下，将原有大尺寸晶粒打碎，从而得到所需尺寸的晶粒。
通过小颗粒的烧结获取超细晶的过程，由于颗粒很小时，表面能增大，颗粒性能不稳定，容易与外界反应，烧结过程本身也难以控制，如高能机械磨球在制备超细粉体时粉末极易受到污染和发生氧化，同时粉体还容易发生团聚和粘着，其次在随后的烧结固化过程中，固化程度也常常难以达到要求，存在大量孔隙，从而影响材料性能。因此，这种由亚微米或纳米级粉末制备超细晶材料的方法工艺复杂且效果不明显，通常采用另一种方式，即大颗粒的细化来制备超细晶材料。
超细晶材料的制备方法主要有：粉末冶金法、气象沉淀法、机械法、机械合金化法和剧烈塑性变形法等[6]。其中，剧烈塑性变形法（Severe plastic deformation，SPD）因其强大的晶粒细化能力，可以使多晶体材料的内部组织细化至微米级甚至纳米级的超细晶（Ultrafine grained,UFG）材料[7]，因而引起了研究者广大兴趣。