摘要：本实验通过对两种不同晶粒度的高纯铝板材喷丸，使其表面发生强烈塑性形变，实现自身表面纳米化，获得由梯度纳米层与原始粗晶组织复合的新型复合材料。对这两种不同原始晶粒度基体喷丸的板材分别进行一系列力学性能测试和显微组织分析，探究其性能提升情况，并分析内部强化机制与晶粒度、晶界含量对喷丸后晶粒细化程度的影响。采用一系列不同喷丸参数，最终找出性能最优的一组喷丸参数。

主要研究结果：

1.高纯铝经过表面喷丸处理，形成了等轴，取向随机的细晶，平均最终小尺度在1μm左右。

2．两种不同晶粒度喷丸加工后，基体较细的一组最后整体力学性能比基体粗大的一组好，硬度最大提升约40%。

3.喷丸后，整体的塑性，韧性保持较好，拉伸强度喷丸前后基本持平，但屈服强度体现出随着喷丸速度增大而增大的趋势。

关键词晶粒度表面纳米化高纯铝喷丸综合性能

毕业设计说明书外文摘要

Title  Effects of Original Tissues on Microstructure and Mechanical Properties of Graded Materials Prepared by RASP Method    

Abstract：In this experiment, two kinds of high purity aluminum sheets with different grain sizes were shot and blasting, and their surface was subjected to strong plastic deformation, and then realize surface nanocrystallization . The new composite materials were obtained by the gradient nanometer layer and the original coarse grain structure. A series of mechanical properties tests and microstructural analysis were carried out on the two different grain size matrix shot peeners, and the comprehensive performance improvement was investigated. The internal strengthening mechanism and grain size and grain boundary content were analyzed. The effect of grain refinement. A series of different shot peening parameters were used to find out the best set of shot peening parameters.Main research results:

1. High purity aluminum after the surface shot peening, forming the equiaxed, oriented random fine crystal, the average final small scale at about 1μm .

2. Two different grain size tissue after RASP, the finer group of finer groups of the last overall mechanical properties than the coarse group of coarse.

3. After RASP, the tissue's overall plasticity, toughness are keep well .The tensile strength which before and after the RASP, was basically flat.

Keywords Grain size surface nanocrystallization  high-purity aluminum  RASP  comprehensive mechanical properties

目次

1绪论 1

1.1金属材料表面纳米化及研究现状 1

1.2RASP原理 1

1.3金属表面纳米化发展前景[14] 3

1.4选题意义及内容 4

2RASP铝合金微观结构 6

2.1实验方法 6

2.2实验前后组织样貌对比 6

2.3EBSD 10

2.4实验结果与分析 11

3RASP铝合金力学性能测试 14

3.1样品制备方法 14

3.2拉伸曲线测定 14

3.3梯度组织维氏硬度测定 16

4表面纳米化强制机制 20

4.1力学性能提升分析 20

4.2强化机制分析 21

结论 23

致谢 25

参考文献 26

1绪论

1.1金属材料表面纳米化及研究现状

1984年，H．Gleiter首次采用一种新方法：金属蒸发——原位冷压法，用以制备纳米晶体材料[1]，这是合成纳米晶体材料的最早技术。关于纳米材料和纳米化技术的相关研究数量从上世纪90年代开始上升，由于纳米材料独特的结构和良好的力学性能，使人们逐渐在金属结构材料通过这种新技术进行新的优化尝试，为开发新一代高性能材料提供了新的发展方向。1999年，卢柯等人提出了金属材料表面纳米化的新概念[2]。即仅仅在材料的表面形成具有一定厚度的纳米结构层，而基体材料仍然保持原始的粗晶结构和化学成分，即实现表面纳米化。这主要是考虑到材料失效大多数主要发生在材料的表面，而且材料的主要失效形式，如疲劳、腐蚀、磨损等，对材料的表面结构和性能有着紧密的联系，所以材料的表面结构和性能的优化能大大提高材料的整体性能；另一方面，在抑制裂纹生长时，细小晶粒抑制裂纹扩展的能力要优于粗大晶粒。因此若能获得表层是一定厚度的细晶而心部是粗晶的材料，将大大提高材料的使用寿命[3]。目前常用的金属材料表面纳米化方法有三种：表面沉积/涂层法，混合纳米化以及表面自身纳米化。本文介绍的RASP表面高能喷丸方法是材料表面自身纳米化的一种。