differences in strength between the unreinforced pure nickel and
the NieSiCNP composites. Firstly, the grain sizes of the NieSiCNP
composites were much smaller than that of unreinforced pure
nickel. These fine grains can lead to more tortuous grain boundaries
with higher resistance to cracking, thus resulting in the HallePetch
strengthening in these materials[43]. Secondly, the dispersed SiCNP
in the composite materials can act as obstacles to the free movement
of dislocations, which also causes dispersion strengthening in
these materials[44].
If we only consider the NieSiCNP composites, it is evident that
both the yield strength and tensile strength increase with an increase
in milling time. The HallePetch relation plays a dominant
role in this relationship and will be discussed in the following.
The influence of the grain size (DGB) will be introduced by the
parameter D1=2
GB . The yield stress (sy) is related to the grain size by
Eq. (1)[45]:
sy ¼ s0 þ k1D1=2
GB (1)
where s0 and k1 are constants. Typically, s0 is rationalized as either
frictional stress, resisting the motion of gliding dislocations, or as an
internal back stress. k1 is the HallePetch slope, which is considered
to be a measure of grain boundary resistance to slip transfer[46,47].
The Eq. (1) indicates that sy is inversely proportional to the grain
size of the metal matrix.
According to the Orowan mechanism, dislocations can bow out
between two particles and yield when the dislocations become
semi-circular in shape. Subsequently, the dislocations then leave
Orowan loops around the particles, resulting in the strengthening
of materials. The critical resolved shear stress (CRSS) tc for the
Orowan mechanism is given as[48]:
tc ¼ Gb=l (2)
where G and b are constants which correspond to the shear
modulus and the module of the Burgers vector, respectively. l is the
average distance between two particles. The greater the tc, the
more significant the dispersion-strengthened effect. Additionally,
the average distance l can be estimated using the relationship[49]:
l ¼
ffiffiffiffiffiffi
2p
3
r
$ R
ffiffiffiffiffi
Vf
p (3)
where Vf is the volume fraction of the dispersed particles and R is
the mean size. The combination of Eqs. (2) and (3) reveals that tc is
inversely proportional to the mean size and directly proportional to
the volume fraction of the dispersed particles.
As the milling time increases from 8 to 48 h, the combined effects
of the HallePetch strengthening and dispersion strengthening
increasingly enhanced the mechanical properties of the NieSiCNP
composites at room temperature. However, these two strengthening
effects played different roles in the milling process. The dispersion
strengthening effect was shown to dramatically improve the tensile
properties at the beginning of the ball milling process, due to the
small SiCNP size and large grain size of the nickel matrix. The average
grain size of the NieSiCNP with a milling time of 8, 24, 36 and 48 h was
2.8,1.6,1.1 and 0.9 mm, respectively. Along with the increase in milling
time, the effect of HallePetch strengthening on the strength was
gradually revealed as a sharp decline in the grain size of the Ni matrix
was observed. These combined strengthening effects improved the
strength of the entire NieSiCNP composite range. With extending
milling time, the negative dispersion strengthening effects on the
materials strength were found, to a certain extent, by the slight
coarsening of SiCNP, though the active effect of HallePetch
strengthening contributed more so to the improved mechanical
properties. This may explain the slight increase in the strength of the
NieSiCNP composites when milled above 8 h.
4. Conclusions
(1) The SiCNP dispersion becomes more homogeneous and uniform
in the NieSiCNP composites, where SiCNP agglomeration
becomes more significant when the milling time increases.
(2) There exists a synergistic effect between HallePetch
strengthening and dispersion strengthening, which greatly
enhances the mechanical properties of the NieSiCNP composites.
The maximum yield and tensile strengths were
observed to occur for the NieSiCNP composite milled for 48 h,
whereas a decrease in the increased rate of strengths occurs
when materials are milled above 8 h due to the significant
agglomeration effects of SiCNP.
(3) The ball milling process results in the formation of nanoscale
UFG NieSiCNP composites when the milling time is
extended, greatly strengthening the materials. However, a
sharp decrease in elongation percentages transpires and
should be comprehensively considered.
Acknowledgments
This research was supported by the Knowledge Innovation
program of Chinese Academy of Sciences, the National Basic
Research Program of China (Grant Nos. 2010CB832903 and
2010CB834503) and the China-Australia Joint Research Project
(Grant No. 2014DFG60230).
References
ความแตกต่างในความแข็งแรงระหว่างนิกเกิลบริสุทธิ์ unreinforced และคอมโพสิตของ NieSiCNP ประการแรก ขนาดเมล็ดของ NieSiCNPคอมโพสิตที่มีขนาดเล็กกว่าของ unreinforced บริสุทธิ์นิกเกิล เกรนเหล่านี้สามารถนำไปสู่ขอบเขตข้าวเงี้ยวมากมีความต้านทานสูงถอดรหัส จึง เกิดการ HallePetchเข้มแข็งในวัสดุเหล่านี้ [43] ประการที่สอง SiCNP กระจัดกระจายในวัสดุคอมโพสิตสามารถทำหน้าที่เป็นอุปสรรคในการเคลื่อนย้ายของ dislocations ซึ่งยังทำให้กระจายตัวที่เข้มแข็งในวัสดุเหล่านี้ [44]ถ้าเราพิจารณาเฉพาะคอมโพสิต NieSiCNP จึงเห็นได้ชัดที่ผลผลิตความแข็งแรงความแข็งแรงเพิ่มกับเพิ่มในการกัดครั้ง ความสัมพันธ์ HallePetch เล่นเป็นหลักบทบาทในความสัมพันธ์นี้ และจะกล่าวถึงในต่อไปนี้อิทธิพลของขนาดเม็ด (DGB) จะนำมาใช้โดยการพารามิเตอร์ง 1 = 2GB เกี่ยวข้องกับขนาดเมล็ดข้าวโดยความเครียดผลผลิต (ซี่)Eq. (1) [45]:ซี่¼ s0 þ k1D1 = 2กิกะไบต์ (1)ที่ s0 และ k1 คือ ค่าคงที่ โดยปกติ rationalized s0 เป็นความเครียด frictional ต่อต้านการเคลื่อนไหว ของ gliding dislocations หรือเป็นการความเครียดหลังภายใน k1 เป็นลาด HallePetch ซึ่งเป็นเป็น วัดของเมล็ดความต้านทานขอบใบโอนย้าย [46,47]Eq. (1) ระบุว่า ซี่ที่เป็นสัดส่วน inversely กับของเมล็ดข้าวขนาดของเมตริกซ์โลหะตามกลไก Orowan, dislocations สามารถโบว์ออกระหว่างอนุภาคและผลตอบแทนเมื่อ dislocations ที่กลายเป็นสองกลมกึ่งรูป ในเวลาต่อมา dislocations ที่แล้วปล่อยลูป Orowan รอบ ๆ อนุภาค เกิดเข้มแข็งของวัสดุ Tc (CRSS) สำหรับความเครียดเฉือนแก้ไขสำคัญมีกำหนดกลไก Orowan [48]:tc ¼ Gb = l (2)ที่ G และ b เป็นค่าคงที่ซึ่งสอดคล้องกับเฉือนโมดูลัสและโมดูลของเบอร์เกอร์เวกเตอร์ ตามลำดับ l เป็นการระยะทางเฉลี่ยระหว่างอนุภาคทั้งสอง Tc ยิ่ง การยิ่งผลการกระจายตัวมากขึ้น นอกจากนี้l ระยะทางเฉลี่ยความใช้ความสัมพันธ์ [49]:l ¼ffiffiffiffiffiffi2p3r$ RffiffiffiffiffiVfp (3)ที่ Vf ปริมาณเศษอนุภาคกระจัดกระจาย และ R คือขนาดหมายถึงการ ชุดของ Eqs (2) และ (3) พบว่าเป็น tcสัดส่วน inversely หมายถึงขนาด และสัดส่วนโดยตรงกับเศษส่วนปริมาตรของอนุภาคกระจัดกระจายเป็นสีที่ เวลาเพิ่มขึ้นจาก 8 48 h ผลรวมHallePetch เข้มแข็งและเสริมสร้างการกระจายตัวเพิ่มคุณสมบัติทางกลของการ NieSiCNP มากขึ้นคอมโพสิตที่อุณหภูมิห้อง อย่างไรก็ตาม สองเข้มแข็งผลเล่นบทบาทที่แตกต่างกันในกระบวนการสี กระจายตัวเพิ่มลักษณะพิเศษที่แสดงให้เพิ่มแรงดึงคุณสมบัติของลูกกัดกระบวนการ เนื่องในขนาด SiCNP เล็กและเม็ดใหญ่ขนาดของเมตริกซ์นิกเกิล ค่าเฉลี่ยมีเมล็ดขนาดของ NieSiCNP ที่เวลาหน้า 8, 24, 36 และ 48 h2.8,1.6,1.1 และ 0.9 มม. ตามลำดับ พร้อมกับเพิ่มสีเวลา ผลของ HallePetch เข้มแข็งบนความแข็งแรงได้ค่อย ๆ เปิดเผยเป็นการลดลงคมเมล็ดขนาดของเมตริกซ์ Niได้ดำเนินการ เหล่านี้รวมการเสริมสร้างการปรับปรุงผลการความแข็งแรงของช่วงการรวม NieSiCNP ทั้งหมด มีการขยายกัดเวลา เธนลบเพิ่มผลในการความแข็งแรงของวัสดุได้พบ ขอบแบบบางเขต เล็กน้อยcoarsening ของ SiCNP แม้ว่าผลการใช้งานของ HallePetchเข้มแข็งหรอกมากขึ้นดังนั้นการเครื่องกลดีขึ้นคุณสมบัติ ซึ่งอาจอธิบายการเพิ่มขึ้นเล็กน้อยความแข็งแรงของการวัสดุผสม NieSiCNP เมื่อปลายด้านบน 8 h4. บทสรุป(1 เธน SiCNP)งานเหมือนมาก และสม่ำเสมอในคอมโพสิตของ NieSiCNP ซึ่ง SiCNP agglomerationจะสำคัญมากขึ้นเมื่อเพิ่มเวลาสี(2) มีผลพลังระหว่าง HallePetch มีเสริมสร้างและการกระจายตัวที่เข้มแข็ง ที่มากช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกลของคอมโพสิต NieSiCNPผลตอบแทนสูงสุดและแข็งแรงสังเกตจะเกิดขึ้นในคอมโพสิต NieSiCNP ปลายสำหรับ 48 hในขณะที่เกิดการลดลงในอัตราเพิ่มขึ้นของจุดแข็งเมื่อวัสดุที่ปลายด้านบน h 8 เนื่องจากการสำคัญผล agglomeration ของ SiCNP(3 ผลบอล)กัดกระบวนการก่อตัวของ nanoscaleคอมโพสิต UFG NieSiCNP เมื่อเวลาสีขยาย วัสดุที่เข้มแข็งมาก อย่างไรก็ตาม การลดความคมเปอร์เซ็นต์ elongation ชาย และสาธารณชนควรตอบงานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุน โดยนวัตกรรมความรู้โปรแกรมวิทยาการจีนออสการ์ของ ชาติพื้นฐานวิจัยโปรแกรมจีน (2010CB832903 ชุดเงินช่วยเหลือ และ2010CB834503) และโครงการวิจัยร่วมจีนออสเตรเลีย(เงินช่วยเหลือหมายเลข 2014DFG60230)การอ้างอิง
การแปล กรุณารอสักครู่..
ความแตกต่างในความแข็งแรงระหว่างนิกเกิลบริสุทธิ์ไม่มีโครงสร้างที่แข็งแรงและ
คอมโพสิต NieSiCNP ประการแรกขนาดเม็ด NieSiCNP
คอมโพสิตมีขนาดเล็กกว่าที่บริสุทธิ์ไม่มีโครงสร้างที่แข็งแรง
นิกเกิล ธัญพืชเหล่านี้ดีสามารถนำไปสู่ข้าวเขตแดนคดเคี้ยวมากขึ้น
ที่มีความต้านทานสูงต่อการแตกร้าวจึงทำให้เกิดการ HallePetch
เสริมสร้างความเข้มแข็งในวัสดุเหล่านี้ [43] ประการที่สอง SiCNP แยกย้ายกันไป
ในวัสดุคอมโพสิตที่สามารถทำหน้าที่เป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนไหว
ของผลกระทบซึ่งยังทำให้เกิดการเสริมสร้างความเข้มแข็งในการกระจายตัวของ
วัสดุเหล่านี้ [44].
ถ้าเราจะพิจารณาคอมโพสิต NieSiCNP จะเห็นว่า
ทั้งสองมีความแข็งแรงผลผลิตและแรงดึง การเพิ่มขึ้นของความแรงกับการเพิ่มขึ้น
ในเวลาที่กัด ความสัมพันธ์ HallePetch เล่นที่โดดเด่น
มีบทบาทในความสัมพันธ์นี้และจะมีการหารือในต่อไปนี้.
อิทธิพลของขนาดเม็ด (DGB) จะได้รับการแนะนำให้รู้จักกับ
พารามิเตอร์ D1 = 2
GB ความเครียดผลผลิต (ซี่) เป็นที่เกี่ยวข้องกับขนาดของเมล็ดข้าวจาก
สมการ (1) [45]:
¼ซี่ s0 þ k1D1 = 2
GB (1)
ที่ s0 k1 และมีค่าคงที่ โดยปกติ s0 เป็นเหตุผลเป็นทั้ง
ความเครียดเสียดทานต่อต้านการเคลื่อนไหวของผลกระทบร่อนหรือเป็น
ความเครียดกลับภายใน k1 เป็นลาด HallePetch ซึ่งถือว่า
จะเป็นตัวชี้วัดความต้านทานขอบเกรนจะลื่นโอน [46,47].
สม (1) แสดงให้เห็นว่าซี่เป็นสัดส่วนผกผันกับเมล็ดข้าว
ขนาดของเมทริกซ์โลหะ.
ตามกลไก Orowan, ผลกระทบสามารถน้อมออก
ระหว่างสองอนุภาคและผลผลิตเมื่อผลกระทบกลายเป็น
ครึ่งวงกลมในรูปร่าง ต่อมากระทบแล้วปล่อยให้
ลูป Orowan รอบอนุภาคผลในการเสริมสร้างความเข้มแข็ง
ของวัสดุ ขจัดความเครียดที่สำคัญการแก้ไข (บ่อ) TC สำหรับ
กลไก Orowan จะได้รับเป็น [48]:
TC ¼ Gb = ลิตร (2)
ที่ G และ b เป็นค่าคงที่ซึ่งสอดคล้องกับแรงเฉือน
และโมดูลโมดูลัสของเวกเตอร์เบอร์เกอร์ตามลำดับ ลิตรเป็น
ระยะทางเฉลี่ยระหว่างสองอนุภาค มากขึ้น TC,
สำคัญมากขึ้นผลการกระจายตัวเสริมความแข็งแรง นอกจากนี้
ระยะทางเฉลี่ยลิตรสามารถประมาณโดยใช้ความสัมพันธ์ [49]:
ลิตร¼
ffiffiffiffiffiffi
2p
3
R
$ R
ffiffiffiffiffi
Vf
พี (3)
ที่เป็นส่วน Vf ปริมาณของอนุภาคและ R คือ
ขนาดเฉลี่ย การรวมกันของ EQS (2) และ (3) แสดงให้เห็นว่า TC เป็น
สัดส่วนผกผันกับขนาดเฉลี่ยและสัดส่วนโดยตรงกับ
ส่วนปริมาณของอนุภาค.
ขณะที่การเพิ่มขึ้นของการกัดเวลา 8-48 ชั่วโมง, ผลรวม
ของ HallePetch เสริมสร้างความเข้มแข็งและเสริมสร้างความเข้มแข็งกระจาย
ที่เพิ่มมากขึ้นสมบัติเชิงกลของ NieSiCNP
คอมโพสิตที่อุณหภูมิห้อง แต่ทั้งสองการเสริมสร้าง
ผลกระทบที่มีบทบาทที่แตกต่างกันในกระบวนการกัด การกระจายตัวของ
การเสริมสร้างผลก็แสดงให้เห็นอย่างรวดเร็วปรับปรุงแรงดึง
คุณสมบัติที่จุดเริ่มต้นของกระบวนการกัดลูกเนื่องจาก
ขนาด SiCNP ขนาดเล็กและขนาดเม็ดที่มีขนาดใหญ่ของเมทริกซ์นิกเกิล เฉลี่ย
ขนาดเม็ด NieSiCNP ด้วยเวลาโม่ 8, 24, 36 และ 48 ชั่วโมงเป็น
2.8,1.6,1.1 และ 0.9 มิลลิเมตรตามลำดับ พร้อมกับการเพิ่มขึ้นของการกัด
ครั้งผลของการเสริมสร้างความเข้มแข็ง HallePetch กับความแรงได้รับการ
เปิดเผยค่อย ๆ ลดลงคมชัดในขนาดเม็ดเมทริกซ์ Ni
พบว่า เหล่านี้รวมผลกระทบการเสริมสร้างการปรับปรุง
ความแข็งแรงของทั้ง NieSiCNP ช่วงคอมโพสิต ด้วยการขยาย
เวลากัดกระจายเชิงลบผลกระทบต่อการเสริมสร้าง
ความแข็งแรงของวัสดุที่พบในระดับหนึ่งโดยเล็กน้อย
หยาบ SiCNP แต่ผลที่ใช้งานของ HallePetch
เสริมสร้างความเข้มแข็งส่วนร่วมมากขึ้นเพื่อที่จะกลการปรับปรุง
คุณสมบัติ นี้อาจอธิบายเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในความแข็งแรงของ
วัสดุผสม NieSiCNP ข้าวสารดังกล่าวข้างต้นเมื่อ 8 ชั่วโมง.
4 สรุปผลการวิจัย
(1) การกระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกัน SiCNP กลายเป็นมากขึ้นและสม่ำเสมอ
ในคอมโพสิต NieSiCNP ที่รวมตัวกัน SiCNP
เป็นสำคัญมากขึ้นเมื่อเวลาในการกัด.
(2) มีอยู่ผลเสริมฤทธิ์กันระหว่าง HallePetch
เสริมสร้างความเข้มแข็งและเสริมสร้างความเข้มแข็งการกระจายตัวที่ช่วย
เพิ่มคุณสมบัติทางกล ของคอมโพสิต NieSiCNP.
ผลผลิตสูงสุดและจุดแข็งแรงดึงถูก
ตั้งข้อสังเกตที่จะเกิดขึ้นสำหรับคอมโพสิต NieSiCNP ข้าวสารเป็นเวลา 48 ชั่วโมง
ในขณะที่การลดลงของอัตราการเพิ่มขึ้นของจุดแข็งที่เกิดขึ้น
เมื่อวัสดุที่สีข้างต้น 8 ชั่วโมงเนื่องจากการอย่างมีนัยสำคัญ
ผลกระทบการรวมตัวกันของ SiCNP
(3) ลูกกัดผลการดำเนินการในรูปแบบของนาโน
คอมโพสิต UFG NieSiCNP เมื่อเวลากัดจะ
ขยายมากวัสดุเสริมสร้างความเข้มแข็ง แต่
ลดลงในอัตราร้อยละการยืดตัว transpires และ
ควรได้รับการพิจารณาอย่างครอบคลุม.
กิตติกรรมประกาศ
งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยนวัตกรรมความรู้
โปรแกรมของจีน Academy of Sciences แห่งชาติขั้นพื้นฐาน
โครงการวิจัยของประเทศจีน (แกรนท์ Nos. 2010CB832903 และ
2010CB834503) และ China- ออสเตรเลียร่วมโครงการวิจัย
(ครั้งที่ครั้งที่ 2014DFG60230).
อ้างอิง
การแปล กรุณารอสักครู่..