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纯铁金属晶粒长大实验研究开题报告 报告人：杨美营 专业：金属材料工程 指导老师：秦湘阁教授 报告内容 本研究的目的及意义 目的 得出晶粒尺寸与保温温度和时间的相互关系，得出晶粒长大动力学 意义 晶粒长大是与控制和改善工程用多晶材料性能紧密相关的应用基础性研究 晶粒长大是晶粒组织的演变过程之一 晶粒尺寸及尺寸分布、晶粒空间组态等明确影响材料的机械性能和物理性能，因此晶粒长大的实验研究在材料领域具有明确的理论与实际意义 国内外研究现状 晶粒长大现象 晶粒长大的驱动力 晶界迁移 晶粒长大研究 研究平均晶粒尺寸随等温退火时间的变化规律 晶粒尺寸的定义 NV,NA,NL，晶粒的等效半径，等效直径 国内外研究现状 平均晶粒尺寸与等温退火时间成抛物线关系（Beck公式） 国内外研究现状 其中C是一个系统常数，η称为动力学时间指数。 许多研究者已经多次证明，正常晶粒长大过程中动力学时间指数的理论值为0.5。 大量实验结果表明，动力学指数小于理论值0.5，这是因为实验材料中存在杂质原子偏析、晶粒择优取向、第二相粒子等多种影响因素，与理论分析存在偏差。 国内外研究现状 晶粒平均面积随时间线性增加 Pamler和Lee K分别考察了CSN和SCN-C152薄膜中的二维晶粒生长过程,结果表明,晶粒的平均面积随时间线性增加,在进入准稳态以后,六边形晶粒面积趋于稳定,小于六边形的晶粒面积不断减小,大于六边形的晶粒面积不断增大,这与诺依曼模型理论分析相一致。 晶粒边数与晶粒尺寸成线性关系 Hull研究了β-黄铜的晶粒尺寸及晶粒边数分布，测得截面上的晶粒边数在3-12之间，5边形晶粒居多，晶粒边数与晶粒尺寸成线性关系。但是这些结果都来自于对三维体系的二维截面的测量，但实际晶粒的长大是一个三维过程。 研究内容及拟解决的关键问题 研究内容 制备金属微米晶样品 研究纳米晶样品的晶粒长大动力学 拟解决的问题 目前购买的纯铁纯度达不到要求，所以需要用区域熔炼法制备纯铁 早期的金属材料晶粒长大的研究通常是用金相观察法，往往受到实验条件的限制，结果处理的很粗糙。所以要对不同温度和时间作用下处理的样品进行X射线衍射分析，根据谢乐公式估计晶粒平均尺寸，得出晶粒长大动力学。 实验方案 技术路线 区域熔炼→塑性变形→在0.3Tm再结晶退火→微米晶金属样品→不同温度、不同时间的退火处理→X射线衍射分析→微米晶晶粒长大动力学 工艺参数 在400 、450 、500℃分别保温0.5 、1 、1.5 、2 、2.5 、3 h 实验材料及设备 材料 纯铁 设备 区域熔炼设备：材料容器、气氛容器、真空设备、产生熔区的 热源、温度控制系统、熔区移动机构及熔区搅拌 压制设备：冷轧机 工艺设备：退火炉 检测设备：金相显微镜、X射线衍射仪 预期结果 根据谢乐公式 和X射线衍射分析软件Jade估计晶粒平均尺寸，得出晶粒长大动力学 用科学作图软件对数据进行分析、作图 创新点 采用严重塑性变形后再结晶退火的方法制备初始微米尺度组织样品 用X射线衍射分析软件Jade对样品平均晶粒尺寸进行估测 进度安排 LOGO * LOGO 本研究的意义 1 国内外研究现状 2 研究内容与拟解决的关键问题 3 改进措施 4 实验方案 4 改进措施 4 创新点、预期成果及进度安排 5 第15周 预答辩，答辩, 8 第4-8周 展开实验 4 第14周 论文评阅，修改 7 第3周 开题报告 3 第11-13周 攥写论文 6 第2周 撰写文献综述 2 第9-10周 分析结果 5 第1周 查阅文献 1 起止日期 工作任务 序号 起止日期 工作任务 序号 LOGO