纳米晶体材料因为具有特殊的力学性能,所以在工程领域中受到特别关注。相比于传统的粗晶材料,纳米晶体材料具备有良好的耐磨性、较高的屈服强度等。即便这样,在室内温度下,纳晶材料还是暴露出了较差的延展性和断裂韧性,从而限制了它在工程上的应用。为了克服这一缺陷,很多被用来提高纳米晶体材料延展性的方法被提了出来。其中最普遍有效的方法就是建立一种晶粒尺寸服从双峰分布的复合结构材料,在这种复合结构的材料中细晶粒作为基体提供高的强度,粗晶粒镶嵌在基体中通过应变硬化提供材料优良的韧性和延展性。为了系统的研究纳米晶体材料的力学行为,本文利用高温高压的方法制备了具有双峰结构的铜-银复合的纳晶双峰材料试样,测试了该复合材料在室温下拉伸的力学性能、进行了X射线衍射分析(XRD)和电镜扫描(SEM)、测量了试样的密度。同时,本文建立了与晶粒尺寸相关的位错-粘聚力模型来研究纳晶材料的断裂韧性,分别得到了纳晶双峰材料的断裂韧性与两种不同晶粒尺寸之间的关系。本文主要研究的内容和结论如下:(1)利用高温高压的方法制备了两种不同比例、平均晶粒尺寸为40 nm左右的纳晶铜银复合材料。通过其力学性能测试显示:在制备的过程当中并没有发现晶粒变大的现象,这种材料不仅保持了相对较高的强度,其延展性也得到了明显的改善,随着粗晶银质量分数的增加试样的延展性也相应的提高。(2)XRD测试结果表明在试样中仅由Cu和Ag两种元素组成,压缩后没有形成氧化物,根据样本的成分比例和温度,样品的平均晶粒尺寸可以由谢乐公式计算得出,计算结果表明细晶铜平均晶粒尺寸在40nm左右,粗晶银的平均晶粒尺寸在30nm左右,烧结制得的试样展现出来双峰结构。电镜扫描显示粗晶银均匀分布在纳晶基体铜中,表明铜和银已经均匀混合到一起。利用阿基米德原理对试样的密度进行了测试,结果显示:试样的密度随着温度的增加而增加,且相比于理论密度值误差不到5%。(3)对制备的纳晶铜银复合材料试样进行了拉伸试验,拉伸试验结果表明:在800℃条件下制备出的试样的屈服强度为373MPa,与同样晶粒尺寸的纳晶铜相差不多,延伸率可达到26%,而同样晶粒尺寸的纳晶铜的延伸率很少超过10%。试样的延伸率随着银质量分数的提高而提高;试样的抗拉强度随着粗晶银的增加而降低;试样的抗拉轻度和断裂延伸率随温度的提高而提高。由此可以推断出:纳晶双峰材料既具有较高的强度又具有较高的断裂韧性,验证了位错粘聚力模型的准确性。(4)本文建立了一个位错-粘聚力模型研究纳晶材料的断裂韧性,在这个模型中考虑了裂纹尖端的应力集中所产生的位错发射。论文计算了临界应力强度因子及裂纹尖端位错发射数量与晶粒尺寸之间的关系。结果显示:纳晶双峰材料具有更高的断裂韧性;当纳晶颗粒尺寸不变时,应力强度因子会随着粗晶颗粒尺寸的增加而增加,并且这种变化是很明显的;当粗晶颗粒尺寸不变时,应力强度因子会随着纳晶颗粒尺寸的增加而增加,但增大幅度很小。