3 实验结果分析与讨论 18

3.1基于传统力学的理论的金属板材弯曲变形计算分析 18

3.2 金相分析 21

3.3 硬度分析 25

3.4 本章小结 29

4 结论 30

致谢 30

参考文献 31

1.绪论

1.1 轧制原理

金属压力加工过程就是金属塑性变形过程，所以金属压力加工亦称金属塑性加工，其作用不仅是通过塑性变形改变金属的形状和尺寸，而且也能改善其组织与性能。塑性加工的方法主要有锻造、冲压、拉拔、挤压、和轧制等，其中轧制在冶金工业，尤其在钢铁工业中是最主要的加工方法。在钢铁生产总量中，除少部分采用铸造和锻造等方法直接制成成品以外，其余90%以上的钢都须经过轧制成材。许多有色金属与合金材料也是靠轧制方法进行生产的。由此可见，金属材料的轧制生产在国民经济中占有极重要的地位。[24]然而普通轧制得到的材料已不足以满足需求，为了获得性能更高的材料，现在更常用大塑性变形技术。

1.2 晶粒细化的机理

在影响多晶体材料的机械性能与物理性能的诸多因素中，材料的平均晶粒尺寸起着很重要的、往往是决定性的作用⑴。多晶体材料的强度与平均晶粒尺寸有关，且一般都遵循经典的Hall-Petch方程

                          σ_s=σ_0+kd^(-1/2)                              (1)  源:自*751`%论,文'网·www.751com.cn/

式中σ_s是屈服强度，σ_0是一常数，大体相当单晶体的屈服强度，k是屈服常数，与晶界结构有关。由该式可知，随着平均晶粒尺寸的减小，材料的强度增加。此夕卜，材料的平均晶粒寸越小，其塑性与韧性也越好，因而近年来对超细晶的研究已成为材料界研究的热点。根据多晶体的特点，超细晶(ultrafine-grained, UFG)，材料被定义为含有非常细小晶粒(平均晶粒尺寸小于1μm)平均晶粒尺寸小于的多晶体；而对于块体超细晶材料，不仅要求微观组织适度等轴、均匀，而且要求晶界多数为大角度晶界(high angle grain boundaries, HAGBs)。大量的存在对获得优越的与众不同的性能非常重要。

两种互补的制备超细晶材料的基本方法是“自下而上”法和“自上而下”法。“自下而上”法中，如电沉积，在实际应用中经常受限于只能制备非常小的试样，也许能应用于电子器件领域，但不适用于大尺寸构件；并且“自下而上”法在制备试样的过程中总是会形成不同程度的残余孔隙并存在一定的污染⑴。而“自上而下”法则不同，它是通过对粗晶的块体材料施加大应变或冲击载荷促使其形成超细晶的微观组织。要使粗晶材料变成超细晶材料需要两个条件：第一是大应变产生高的位错密度，第二是这些位错随后再分布形成一系列的晶界。由于金属材料在室温或相对较低溢度下的成形性比较差，传统的金属加工方法如挤压和轧制往往因此无法获得足够的应变而很难制备超细晶材料。但是剧烈塑性变形(SPD)作为“自上而下”法中的一种，可以在室温下通过对块体材料施加大应变使而使其形成超细晶组织，但块体材料的总尺寸却不会发生明显的改变。