电场对材料表面硬度的影响

论文摘要

本论文是以45~#钢和硅片为对象，着重研究了在不同的电场作用形式下材料表面硬度的变化规律，并探索影响的微观机理。论文主要分为三部分：第一部分首先介绍了电场对材料力学性能的影响，包括电致塑性效应、电场对固态相变的影响、电场对材料表面硬度的影响等；其次，对材料硬度相关的理论与研究工作进行了简单的总结。重点介绍了国内外在这些领域的一些代表性工作，并提出了本文的工作思路和研究内容。第二部分研究了静电场淬火处理对45~#钢表面硬度的影响。通过对大量试验数据的整理、分析表明，静电场作用于45~#钢的淬火过程，能够得到高于常规淬火的表面硬度，且表面硬度的改变量随着电场强度的增加而增大。金相观察发现电场淬火后获得了更为细小、数量更多的马氏体组织。通过固态相变热力学与动力学理论分析表明，电场作用降低了马氏体相的临界晶核半径r~*和形核功△G~*，提高了马氏体的形核率I，获得了更多的马氏体晶核，并且减小了马氏体相长大速率u，从而细化了马氏体组织晶粒。第三部分研究了电流场对硅材料表面硬度的影响。在压痕测试过程中，施加不同的电流，测得硅片产生了表面硬度降低的效应，该效应是随着电流的增大而增大的，在电流增加到一定程度时趋近于某一常数，并且该效应是一种表面效应，它并不扩展至材料的基体。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 电场对材料力学性能影响的研究
• 1.3.1 电致塑性效应
• 1.3.2 电场对金属凝固过程的影响
• 1.3.3 电场对固态相变的影响
• 1.3.4 电场对材料表面硬度的影响
• 1.4 材料研究中电子的作用
• 1.4.1 材料能量体系中电子的重要作用
• 1.4.2 与电子作用相关的计算理论
• 1.5 材料的硬度
• 1.5.1 硬度的定义
• 1.5.2 硬度检测试验方法
• 1.5.2.1 维氏硬度试验法测定原理
• 1.5.2.2 维氏硬度试验法的特点和应用
• 1.5.3 金属材料硬度与其它力学性能指标的关系
• 1.5.3.1 硬度与强度的关系
• 1.5.3.2 硬度与材料磨损性能的关系
• 1.5.4 压痕尺寸效应
• 1.5.4.1 压痕尺寸效应的定义及Meyer定律
• 1.5.4.2 压痕尺寸效应的解释
• 1.6 本论文主要研究内容
• #钢表面硬度的影响'>2 电场淬火处理对45^#钢表面硬度的影响
• 2.1 国内外研究概况
• 2.2 试验材料、设备及试验过程
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验设备
• 2.2.3 试验过程
• 2.3 试验参数的选择
• 2.3.1 淬火温度的选择
• 2.3.2 淬火保温时间的选择
• 2.3.3 电场强度的选择
• 2.4 试验结果及分析
• #钢硬度的影响'>2.4.1 电场作用于淬火过程对45^#钢硬度的影响
• #钢显微组织的影响'>2.4.2 电场作用于淬火过程对45^#钢显微组织的影响
• 2.4.3 试验结果分析
• 2.4.3.1 电场提高淬火效果的显微组织分析
• 2.4.3.2 电场提高淬火效果的理论分析
• 2.5 本章小结
• 3 电流对硅材料表面硬度的影响研究
• 3.1 硅材料简介
• 3.1.1 硅的基本物理和化学性质
• 3.1.2 硅的力学性质
• 3.1.3 硅材料的主要用途
• 3.2 国内外研究概况
• 3.3 试验材料、设备及试验过程
• 3.3.1 试验材料
• 3.3.2 试验设备
• 3.3.3 试验过程
• 3.4 试验结果及分析
• 3.4.1 电流作用于压痕测试过程对硅片表面硬度的影响
• 3.4.2 硬度降低效应的理论分析
• 3.4.2.1 硅晶体中的电流
• 3.4.2.2 硅晶体中的缺陷对宏观性能的影响
• 3.4.2.3 电场对半导体表面硬度的影响
• 3.5 本章小结
• 4 结论与展望
• 4.1 本论文主要结论
• 4.2 后继工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢