【摘 要】
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纳米晶金属材料具有高的强度但是塑性却较差,其原因是位错匮乏。纯铜经表面纳米化处理,表面纳米晶展现了大塑性,但是其弹性应变较低,经计算只有0.5%。本课题组前期对马氏体CuZnAl（M）合金进行了表面纳米化处理,制备了邻接相变基体的纳米晶金属复合材料粗晶M/纳米晶α-CuZnAl合金板材,发现马氏体CuZnAl合金表面α相纳米晶的弹性应变（3.2%）显著高于粗晶α/纳米晶α-CuZnAl合金表面α相
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纳米晶金属材料具有高的强度但是塑性却较差,其原因是位错匮乏。纯铜经表面纳米化处理,表面纳米晶展现了大塑性,但是其弹性应变较低,经计算只有0.5%。本课题组前期对马氏体CuZnAl（M）合金进行了表面纳米化处理,制备了邻接相变基体的纳米晶金属复合材料粗晶M/纳米晶α-CuZnAl合金板材,发现马氏体CuZnAl合金表面α相纳米晶的弹性应变（3.2%）显著高于粗晶α/纳米晶α-CuZnAl合金表面α相纳米晶的弹性应变（1.74%）,其大弹性应变的微观机制需进一步地研究。同时发现,经表面纳米化处理后,β相和马氏体CuZnAl都转变为α相纳米晶,其形成机制也需进一步研究。而我们制备的另一种邻接相变基体的复合材料相变NiTi/纳米晶NiTiNbFe丝材,在其塑形变形过程中,纳米晶NiTiNbFe的强度保持不变,其变形机制值得研究。本论文研究了表面α相纳米晶的演变过程;研究了具有不同体积分数表面纳米晶α相CuZnAl合金板材和丝材的力学性能与不同应变后表面纳米晶α相的微观组织变化;研究了相变NiTi/纳米晶NiTiNbFe复合丝材经不同应变后的硬度与微观组织变化。研究结果如下:不同基体的CuZnAl合金在喷丸过程中微观组织演变过程如下:在铁丸的撞击下,产生垂直于板材表面的大应力,长条状和圆形的α相、β相和板条状马氏体都在大的应力下首先变形为平行于板材表面的细条状晶粒,在晶粒变成细条状的过程中,β相和马氏体相转变为α相,随着变形的增加,大量的位错胞切割细条状的晶粒,形成亚晶粒,亚晶粒发生转动,最终形成纳米晶α相CuZnAl。随着表面纳米晶体积分数的增加,粗晶α/纳米晶α-CuZnAl合金和粗晶M/纳米晶α-CuZnAl合金丝材分别在表面纳米晶层体积分数为20%-30%左右和22%-47%左右时,具有更好的额外强化效应。当表面纳米晶的体积分数大于12%时,粗晶M/纳米晶α-CuZnAl合金比粗晶α/纳米晶α-CuZnAl合金具有更高的额外强化效应。粗晶α/纳米晶α-CuZnAl合金表面纳米晶的硬度在拉伸变形后提高了10%到20%左右;粗晶M/纳米晶α-CuZnAl合金表面纳米晶α-CuZnAl的硬度在拉伸变形后提高了5%到10%左右;两种基体中表层纳米晶α-CuZnAl在拉伸变形过程中晶粒未明显长大。相变NiTi/纳米晶NiTiNbFe复合丝材中纳米晶NiTiNbFe在塑形变形过程中未发生晶粒长大,使其强度在塑形变形过程中保持不变,其塑形变形机制有待于进一步研究。
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