【摘 要】
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研究发现，当非均匀塑性变形特征尺寸在微米量级时，材料具有很强的尺寸效应，但尚缺少较为全面和系统的实验数据。目前报导的实验主要是针对单个晶柱，对于含晶界晶柱的力学行为尚缺
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研究发现，当非均匀塑性变形特征尺寸在微米量级时，材料具有很强的尺寸效应，但尚缺少较为全面和系统的实验数据。目前报导的实验主要是针对单个晶柱，对于含晶界晶柱的力学行为尚缺乏实验研究。基于此，本文采用微柱(直径1-10μm)压缩实验并结合有限元分析，对304不锈钢含晶界晶柱的力学行为展开研究，得到如下结论: 第一，采用EBSD获取指定区域的晶粒取向，利用FIB加工出不同尺寸的微柱，通过纳米压痕装置对微柱进行压缩实验得到应力-应变曲线。实验结果表明当特征尺寸在微米量级时，304不锈钢的屈服强度随着微柱直径的减小而增大，这与已报到的理论是符合。同时，弹性模量随着微柱直径的减小同样而升高，这是由于晶体表面的键能大于内部的键能，而直径尺寸越小的微柱比表面积越大，导致弹性模量增大。 第二，相同晶粒取向304不锈钢微柱的屈服强度和直径倒数的1/2次方成线性关系，与H-P公式预测相符合，弹性模量和直径倒数的1/4次方成线性关系。 第三，当晶界两侧晶粒取向不同时，微柱的屈服强度取决于不同取向的晶粒占比。当晶界两侧晶粒取向相同时，微柱整体的流动阻力随着晶界的角度增大而减小，造成屈服强度下降，这是由于随着晶界角度增大，位错在晶界处的滑移所需的剪切力逐渐减小，流动阻力减小，造成屈服强度下降。 本论文对MEMS、微纳金属构件等领域中涉及到的微尺度材料力学行为研究具有重要的指导和应用价值。
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