【摘 要】
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本文利用表面机械滚压处理（Surface Mechanical Rolling Treatment,SMRT）技术对一种低层错能的镍基合金进行处理,从而得到梯度纳米结构。通过显微硬度测试、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等多种方法对SMRT样品的显微结构和力学性能进行表征。根据理论模型估算了各种强化机制的贡献,并与实验结果进行比较。然后对SMRT样品的中温拉伸性能进行研究,并与未处理样品进行比较。通
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本文利用表面机械滚压处理（Surface Mechanical Rolling Treatment,SMRT）技术对一种低层错能的镍基合金进行处理,从而得到梯度纳米结构。通过显微硬度测试、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等多种方法对SMRT样品的显微结构和力学性能进行表征。根据理论模型估算了各种强化机制的贡献,并与实验结果进行比较。然后对SMRT样品的中温拉伸性能进行研究,并与未处理样品进行比较。通过873 K温度下拉伸后的SMRT样品与未拉伸样品进行透射电镜观察和对比分析,揭示了873 K拉伸过程中梯度纳米结构的变形机制。主要结果如下:（1）镍基合金经过SMRT 8道次处理后,材料表面形成了一层厚度～300μm的梯度纳米结构层。随着处理表面距离的减小,SMRT镍基合金主要微观结构特征由位错、层错等逐渐转化为纳米孪晶,最终转化为纳米晶。（2）梯度纳米结构中最表层纳米晶的尺寸约为30 nm,显微硬度高达～5.5 GPa,纳米晶的强度提升来源于固溶强化、结构强化和固溶原子与晶界相互作用引起的额外强化。经过多个模型的计算得出了不同强化机理对材料整体强度提升的贡献,其中固溶强化占36.5%,结构强化占45.9%,固溶原子与晶界相互作用引起的额外强化占17.6%。（3）拉伸温度从873 K升高到973 K的情况下,表面机械滚压处理样品的工程屈服强度从395 MPa下降到338 MPa,有一定程度的下降;同时断裂延伸率从32.5%增加到87.8%,有很大程度的提升。973 K温度下粗晶样品的工程屈服强度和断裂延伸率分别为235 MPa和92.7%,拉伸强度和表面处理样品相比有很大程度的下降,同时塑性略高于表面处理样品,表明973 K的拉伸曲线有很好的强塑性匹配效果。（4）873 K拉伸后表面处理样品的硬度与拉伸前相比有整体的提高,经过显微结构表征,873 K拉伸后表面处理样品的纳米晶结构发生了一定程度的晶粒长大,晶粒尺寸从30 nm增加到45 nm,纳米晶粒内部出现了大量的纳米孪晶,纳米孪晶结构的内部也出现了大量新产生的孪晶。
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