納晶金屬材料的制備與熱輸運(yùn)行為研究.pdf

1、伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的新材料不斷地被開發(fā)出來。納晶材料與相應(yīng)的傳統(tǒng)材料相比具有較高的屈服強(qiáng)度和較好的耐磨性能，晶粒細(xì)化理論及技術(shù)已成為提高新型金屬材料性能的重要研究方向。高強(qiáng)度和高韌性通常意味著晶粒的細(xì)化、晶體缺陷，同時(shí)第二相的加入，致使材料晶粒邊界密度及邊界的晶格體點(diǎn)陣畸變加劇，進(jìn)而也加強(qiáng)了對運(yùn)動電子的散射作用，導(dǎo)致材料導(dǎo)熱性能顯著惡化。因此，進(jìn)一步探究并掌握新興材料的導(dǎo)熱性能成為工作的重點(diǎn)。
　　為了更好地了解納

2、晶金屬材料導(dǎo)熱特性和熱輸運(yùn)機(jī)理，本文主要工作是選用高純Cu、Ag粉體，利用國產(chǎn)六面頂壓機(jī)DS6×14 MN制備得到納晶Cu和納晶Cu-Ag雙峰材料，對樣品材料物性參數(shù)等進(jìn)行了測試。同時(shí)，分析并簡化納晶金屬材料熱輸運(yùn)幾何單元模型，引入卡皮查熱阻理論，在該理論基礎(chǔ)上建立并改進(jìn)卡皮查熱阻數(shù)學(xué)模型，對兩種試樣熱導(dǎo)率進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算預(yù)測，從新的視角討論納晶金屬材料內(nèi)部晶界等因素所引起的載熱子散射效應(yīng)對熱輸運(yùn)過程的影響及其內(nèi)在的物理機(jī)理和構(gòu)效關(guān)系，對

3、揭示納米結(jié)構(gòu)金屬晶體熱輸運(yùn)機(jī)理和實(shí)際中材料熱設(shè)計(jì)水平提升都有重要意義。
　　本文的研究結(jié)果表明，相對于粗晶體而言，熱壓燒結(jié)得到的納晶Cu和納晶Cu-Ag雙峰材料導(dǎo)熱性能明顯削弱。平均晶粒尺寸約在50-200 nm范圍內(nèi)納晶Cu熱導(dǎo)率與晶粒尺寸約在50-300nm的納晶Cu-Ag合金材料熱導(dǎo)率平均值大約為其相對應(yīng)粗晶材料熱導(dǎo)率的55%和40%。另外，其熱導(dǎo)率隨晶粒尺寸的增加而增，表現(xiàn)出顯著的尺寸效應(yīng)。通過數(shù)值模型預(yù)測了平均晶粒尺寸在