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第一部分 块体纳米金属与合金的加工3

1大塑性变形制备块体纳米金属与合金3

1.1 引言3

1.2 大塑性变形加工原理4

1.3 大塑性变形用于有效晶粒细化的发展趋势8

1.4 大塑性变形加工提高性能22

1.5 块体纳米材料创新潜力33

1.6 结论34

1.7 参考文献35

2累积叠轧焊制备块体纳米金属与合金40

2.1 引言40

2.2 累积叠轧焊的原理41

2.3 加工细节42

2.4 加工过程中的微观组织变化45

2.5 累积叠轧焊制备块体金属的力学性能53

2.6 结论57

2.7 参考文献57

3机械研磨制备块体纳米晶金属与合金59

3.1 引言59

3.2 机械研磨60

3.3 机械研磨中纳米晶相的形成62

3.4 纳米晶粉末的固结75

3.5 结论与展望80

3.6 致谢81

3.7 参考文献82

4固态反应法处理纳米晶钢85

4.1 引言85

4.2 钢中的细晶粒结构86

4.3 相变理论：从微观到纳观，一种设计先进钢的强大工具89

4.4 纳米晶贝氏体钢：一种极端材料93

4.5 低温贝氏体反应的加速98

4.6 纳米晶贝氏体钢的原子尺度表征98

4.7 纳米晶贝氏体钢的力学性能107

4.8 结论与展望113

4.9 延伸阅读114

4.10 致谢114

4.11 参考文献114

5电沉积法处理块体纳米晶金属与合金118

5.1 引言118

5.2 电沉积法119

5.3 电沉积法制备纳米晶金属与合金的实例128

5.4 纳米晶电沉积物的力学性能136

5.5 纳米晶电沉积物的腐蚀性能141

5.6 纳米晶电沉积物的其他性能143

5.7 应用145

5.8 致谢146

5.9 参考文献146

6非晶相制备块体纳米晶与纳米复合材料152

6.1 引言152

6.2 块体金属玻璃合金的形成153

6.3 通过变形或熔铸玻璃相晶化形成纳米结构159

6.4 纳米准晶体的形成165

6.5 纳米复合材料的力学性能167

6.6 纳米复合材料的磁学性能169

6.7 结论172

6.8 参考文献173

7大塑性变形和机械加工制备纳米合金178

7.1 引言178

7.2 机械加工中大塑性变形的原理179

7.3 微观组织细化的研究189

7.4 具有超细晶微观组织的块体196

7.5 纳米颗粒200

7.6 表面纳米结构化205

7.7 结论207

7.8 致谢207

7.9 参考文献208

第二部分 微观结构213

8含有孪晶的纳米晶纯金属的变形组织213

8.1 引言213

8.2 纳米晶金属的典型缺陷结构214

8.3 纳米晶金属中不存在的典型缺陷结构221

8.4 纳米晶金属的新型缺陷结构224

8.5 原始微观组织对变形组织的影响230

8.6 发展趋势236

8.7 致谢239

8.8 参考文献239

9等通道转角挤压制备纳米低碳钢微观组织和力学性能243

9.1 引言243

9.2 低碳钢的微观组织演变244

9.3 纳米低碳钢的力学性能261

9.4 晶粒细化与微观组织改性提高拉伸性能268

9.5 连续剪切拉拔：一种新的加工方法270

9.6 结论272

9.7 参考文献272

10塑性变形制备纳米金属的微观组织特征与性能276

10.1 引言276

10.2 微观组织特征277

10.3 退火硬化与形变软化286

10.4 微观组织与力学性能优化289

10.5 结论290

10.6 致谢294

10.7 参考文献294

第三部分 力学性能299

11纳米晶金属的强化机制299

11.1 引言299

11.2 多晶体的变形，Hall-Petch强化模型，典型的强度与硬度数据300

11.3 Hall-Petch失效：模型的细晶尺寸极限303

11.4 Hall-Petch失效：缺陷材料的重要性304

11.5 极细晶粒尺寸下的变形机制307

11.6 第二相颗粒引起的强化314

11.7 其他因素引起的强化：溶质、有序化、孪晶晶界319

11.8 大塑性变形制备具有超细微观组织材料的变形机制320

11.9 结论与展望324

11.10 参考文献325

12纳米晶金属中的弹性与塑性变形329

12.1 引言329

12.2 纳米晶金属中的弹性应变330

12.3 纳米晶金属中的塑性变形337

12.4 结论与展望365

12.5 延伸阅读与建议367

12.6 致谢367

12.7 参考文献367

13多尺度金属材料的力学性能375

13.1 引言375

13.2 多尺度金属材料的力学性能383

13.3 多尺度金属材料的变形与断裂机制405

13.4 发展趋势425

13.5 结论425

13.6 致谢426

13.7 参考文献426

14纳米晶金属材料的延性增强与机制430

14.1 引言430

14.2 材料的拉伸延性431

14.3 粗晶金属多晶体、超细晶金属和中等晶粒尺寸纳米晶金属的塑性流变机制435

14.4 细晶粒尺寸纳米晶金属的塑性流变机制436

14.5 纳米晶金属材料的裂纹成核与长大特征440

14.6 晶粒尺寸分布窄、无伪影的纳米晶金属的延性增强444

14.7 孪晶变形与生长孪晶引起的纳米晶金属的延性增强446

14.8 应变速率硬化引起的纳米晶金属的延性增强448

14.9 具有双峰结构的单相纳米晶金属的延性增强449

14.10 含有第二相纳米颗粒、树枝状夹杂物和碳纳米管的纳米晶金属复合材料的延性增强451

14.11 结论与展望452

14.12 延伸阅读与建议454

14.13 致谢455

14.14 参考文献455

15分子动力学计算机模拟纳米金属的力学行为459

15.1 引言459

15.2 分子动力学模拟纳米晶金属的晶界结构与性能461

15.3 纳米晶粒的变形机制465

15.4 纳米金属的晶粒长大与微观组织演变472

15.5 结论476

15.6 致谢477

15.7 参考文献477

16纳米金属的表面变形与力学行为481

16.1 引言481

16.2 表面大塑性变形的力学行为482

16.3 表面大塑性变形诱导的微观组织与应力状态变化484

16.4 具有纳米晶表面与硬化层金属的拉伸性能493

16.5 具有纳米晶表面与硬化层金属的抗疲劳性能499

16.6 具有纳米晶表面与硬化层金属的耐磨性能501

16.7 结论502

16.8 致谢504

16.9 参考文献504

17纳米金属的疲劳性能507

17.1 概况507

17.2 纳米模具材料的疲劳性能与疲劳寿命509

17.3 轻金属合金517

17.4 纳米钢的疲劳性能与寿命532

17.5 疲劳寿命与循环变形性能的优化534

17.6 参考文献537

18纳米晶金属与合金的超塑性变形542

18.1 引言542

18.2 理论预测543

18.3 纳米金属与合金的超塑性546

18.4 纳米晶材料的超塑性568

18.5 变形机制578

18.6 结论587

18.7 致谢590

18.8 参考文献590

19纳米金属与合金的蠕变与高温变形594

19.1 引言594

19.2 细晶纯金属与温度有关的变形595

19.3 纳米金属的蠕变与高温变形601

19.4 变形机制与模拟603

19.5 结论609

19.6 参考文献610

第四部分 应用615

20纳米金属与金属基涂层的热喷涂与冷喷涂技术615

20.1 引言615

20.2 纳米金属基原料616

20.3 热喷涂技术617

20.4 WC-Co纳米涂层的热喷涂技术620

20.5 n-AT纳米涂层的热喷涂技术621

20.6 TiO2纳米涂层的热喷涂技术622

20.7 MCrAlY和NiCrAlY纳米涂层的热喷涂技术627

20.8 冷喷涂技术644

20.9 冷喷涂材料的特点647

20.10 WC-Co冷喷涂技术648

20.11 非低温研磨n-WERKZA A 5083的冷喷涂技术651

20.12 发展趋势657

20.13 延伸阅读与建议658

20.14 致谢658

20.15 参考文献658

21纳米涂层的商业与工业应用663

21.1 引言663

21.2 纳米金属与合金概述664

21.3 纳米材料的商业化666

21.4 当前和新兴的应用669

21.5 结论683

21.6 参考文献684

22纳米钢板在汽车车身结构中的应用687

22.1 引言687

22.2 汽车车身结构对纳米钢板的潜在需求688

22.3 纳米低碳钢板制造689

22.4 提高纳米钢板延伸率699

22.5 纳米钢板的耐撞性706

22.6 结论711

22.7 参考文献712

22.8 附录713

23纳米钢线材、棒材和带材的生产工艺715

23.1 引言715

23.2 纳米钢棒材的生产工艺与性能716

23.3 纳米钢线材的生产工艺与性能722

23.4 纳米钢带材的生产工艺与性能725

23.5 纳米钢的应用及特点731

23.6 发展趋势743

23.7 致谢745

23.8 参考文献745

24超快冷却与短间隔多道次热轧制备纳米C-Mn钢薄板747

24.1 引言747

24.2 超快速直接冷却和短间隔多道次热轧（UDCSMR）的概念与实验型热轧机749

24.3 用UDCSMR生产纳米C-Mn钢薄板752

24.4 晶粒细化机制757

24.5 变形特点765

24.6 焊接及其在几种原型样件中的应用773

24.7 结论784

24.8 参考文献784

索引787