纳米材料的微观结构对力学性能的影响难点.docx

中 国 地 质 大 学材料力学课程论文课程名称材料力学 教师姓名段平学 生 姓名１２３４学 生 学号１２３４５６７８９１０所 属 专业 材料科学与工程所在院系材化学院日期: 2016-07-06纳米材料的微观结构对力学性能的影响Effects on Mechanical Property of Microstructure of NanoMaterials１２３４（中国地质大学材化学院，武汉 430074）摘要：综述了近年来在纳米材料的微观结构对力学性能影响的研究，对一些经典的研究做了一些探索并了解了一些重要的成果。Abstract：In this paper, the influence of microstructure on the mechanical properties of nano materials in recent years is reviewed, and some important achievements have been explored and some important achievements have been made.关键词：纳米材料微观结构力学性能Key words：Nanometer MaterialMicrostructure Mechanical Property前言纳米材料的优异性能取决于其独特的微观结构。纳米材料大的比表面积、高浓度晶界对纳米材料的物理及力学等性能有着重要影响。各种先进检测手段的出现, 从深层次上为探索纳米材料的微观结构及其力学性能提供了有利条件。这些年来，大量的科学研究工作者对各种纳米材料作出了多方面的研究并且也获得了一定的成果。本文结合一些典型的研究对纳米材料的微观结构对力学性能的影响做一个综述。材料的微观结构与力学性能材料的微观结构是决定材料内在性质的最本质因素。它组成材料各元素原子结构，原子间相互作用，相互结合以及原子在空间中的排列及运动规律以及原子集合体的形貌特征。而材料的力学性能与材料的微观结构之间有着很大的联系。纳米材料微观结构具有宏观物体所没有的小尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应，从而使其在结构、物理性质和化学性质等方面具有许多传统材料不具备的特殊特征。Bing Q. Han、Enrique J. Lavernia、Farghalli A. Mohamed[1]等人便研究了纳米材料微观结构对材料力学性能的影响。国内外的一些研究现状一些纳米材料的微观结构与力学性能肖关春、许崇海[2]采用真空热压烧结方法，通过添加纳米ZrO2 和微米WC 制备了用于制造模具的Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷材料，研究了添加剂含量对复合材料力学性能和微观结构的影响，并分析了该材料的增韧补强机理。其研究结果表明当纳米ZrO2 和微米WC 添加量分别为5%和9.6%时，Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷材料具有良好的综合力学性能，其抗弯强度、断裂韧性、硬度和相对密度分别为1014 MPa、7.25 MPa·m1/2、15.57 GPa和99.42%。。王均涛、刘平杨、丽红[3]等通过磁控溅射制取一系列不同AlON厚度的TiAlN/AlON纳米多层涂层，并用X 射线衍射、扫描电镜、高分辨透射电镜和纳米压痕仪分别对微观结构和力学性能进行表征和测量。研究表明：非晶态的AlON在厚度约小于1 nm 时，在TiAlN模板作用下转变为晶体结构，并与TiAlN呈共格外延生长，出现超硬效应，当AlON厚度为0.7 nm 时，硬度和弹性模量分别最高可达38.1 GPa和385.6 GPa。当AlON厚度超过1 nm 时，逐渐转变为非晶结构并且破坏了多层涂层的共格外延生长，硬度随之降低。因此利用这种机制可以制备出力学性能好、耐高温氧化性的刀具涂层，这一发现可极大的满足现代切削的需要。薛鹏[4]等人通过强制冷却的搅拌摩擦加工(FSP)技术在Cu-Al 合金中得到了超细晶和纳米结构的微观组织, 利用电子背散射衍射、透射电子显微镜等技术研究了层错能对FSP Cu-Al 合金微观组织和力学性能的影响。结果表明, FSP Cu-Al 合金为均匀、等轴的再结晶组织, 随着层错能的减小, 晶粒尺寸不断降低, 而且在低层错能的FSP Cu-Al 合金中, 超细晶粒内部生成了丰富的纳米孪晶片层组织, 进一步细化了微观组织。由于微观组织的逐步细化, FSP Cu-Al 合金的强度随层错能的降低逐步提高, 而均匀延伸率呈现出先增加后减小的趋势。Se Jun Park, Kwang-RyeolLeea, Dae-Hong Kob, Kwang Yong Eun[5]等研究了WC-C纳米复合薄膜的微观结构和力学性能。他们采用混合沉积系统射频PACVD和直流磁控溅射法制备WC–C纳米复合薄膜