利用SEM-ECC技术对不同取向铜单晶体疲劳位错结构的研究

发布时间：2020-04-23 05:20

【摘要】：不同取向铜单晶体的循环形变行为和循环形变过程中形成的疲劳位错结构多年以来就是众多研究者所关注的课题。目前,人们虽然对不同取向铜单晶体宏观循环形变行为的研究比较全面,但对双滑移和多滑移取向铜单晶体的微观位错结构的认识还远远不够。本文在标准取向三角形不同边上选取了具有一定代表性的[223]共轭双滑移取向和[233]共面双滑移取向,还有具有最大Schmid因子(Ω)的[4 18 41]单滑移取向以及[111]多滑移取向铜单晶体作为研究对象,利用扫描电镜电子通道衬度(SEM-ECC)技术对其进行微观观察,得到了一些有关微观结构的新结果。通过对[4 18 41]晶体表面疲劳位错结构的观察发现,随着应变幅的增大,[4 1841]晶体中观察到的PSBs呈现不同的位错组态,即依次为典型楼梯结构、由一些单PSB组成内含位错胞的粗滑移带以及向迷宫结构和胞结构转变中的窄PSB。然而,位错胞在γpl=3.3×10-4和γpl=1.3×10-3如此低的应变幅下出现于PSBs中又表明,在单滑移铜单晶体中,胞结构并非只在高应变幅下的循环变形中产生,它还会出现在较低的应变幅下。 [223]和[233]晶体中的观察结果表明,[223]晶体表面出现的PSB是由一些沿主滑移面排列的不规则或较规则的位错胞组成的,而在应变幅γpl=6.2×104下[233]晶体表面出现了由不规则位错胞排列成的PSB。实际上,[233]晶体在塑性应变幅较低(1.3×10-4和3.4×10-4)时,就有一些伸长的胞结构从大量的脉络结构中开始转变。另外,[223]晶体中形变带(DBs)的位错结构由一些不规则的墙结构和胞结构组成,而[乏33]晶体中DBs的位错结构为类墙结构、位错墙、伸长的胞结构和致密的位错胞等几种微观形态。也就是说这两种双滑移取向晶体中形成的DBs呈现出不同的位错组态。对于[111]晶体,需要指出的是该晶体在低塑性应变幅γpl=8.8×105下出现了饱和现象,其饱和位错结构为类迷宫状的脉络结构。而在较高应变幅γpl=4.0×10-4下,该晶体虽然没有表现出饱和状态,但观察到此时的微观结构主要为位错墙和具有取向差的位错胞两种位错组态。有意思的是,这些具有一定取向差的位错胞不但沿主滑移面(111)排列成一种特殊的PSB,而且在PSB胞聚集成的整体结构中,出现了一个由具有高度取向差的位错胞组成的非常特别的区域,这些位错胞与再结晶的特点相似。以上SEM-ECC观察结果加深了对PSBs和DBs微观结构特征的认识,PSB中的位错结构随晶体取向和所施加的塑性应变幅改变而呈现出不同的特征,而DB中的位错组态受晶体取向、所施加的塑性应变幅、累积塑性应变和应变局部化等因素影响。
【图文】：

表面形貌,形变带,表面形貌

东北大学硕士学位论文第1章绪论带，它与主滑移面和滑移方向垂直;另一种称为二次滑移带，它与主滑移面平行，由次滑移线组成。从七十年代开始，一些研究者才陆续发现铜单晶体在循环形变中也会产生宏观形变带。GostelowI50]和Mughrabi[0]在研究单滑移取向铜单晶体的循环形变行为时发现，在较高的塑性应变幅下饥，“10，z)下产生的形变带与传统的扭转带相似。Mughrabi[91认为形变带的形成与长程内应力的松弛有关。宫波等人【‘2，，4]在研究〔034]和吓171双滑移和〔001]多滑移取向铜单晶体的循环形变时，发现形变带的出现是一种普遍现象，其形成所对应的临界应变幅较低。他们认为滑移的不完全可逆性可能是形变带形成的原因。李守新等人15’]曾提出一个位错雪崩模型对【034]和吓17]晶体在循环形变中形成的形变带的成因进行解释。

位错结构,单滑移,微观,铜单晶体

东北大学硕士学位论文第3章一个特殊单滑移取向铜单晶体的疲劳位错结构观察幅Ynl下，在其它单滑移取向铜单晶体中从未观察到的现象。本工作所采用的[万1841单滑移取向铜单晶体具有最大的Sc知叮id因子(Q=0.5)，是一个特殊单滑移取向的晶体，这种取向使得该晶体极易发生滑移，即主滑移系在相对较低的应力作用下就能够开动，，这样就有可能导致晶体在如此低的应变幅下出现大量的位错，而这些位错结构由于在晶体中的某些局部位置不能够及时运动转移，使得大量的位错发生积聚，从而形成了一般在高应变幅下才观察得到的位错胞结构[7，44]。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG146.11

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