钛基非晶复合材料的微观结构及变形机制研究

发布时间：2019-11-08 16:39

【摘要】：利用Bridgman定向凝固技术成功制备了β-Ti增韧的非晶复合材料,并使用XRD、SEM、EBSD、TEM、EDS以及三维组织重构方法对制备的非晶复合材料(BMGCs)的组织结构、相组成比例以及相化学成分进行了系统分析,在此基础之上通过对准拉伸过程SEM、EBSD原位观察和断口形貌TEM分析揭示了在变形过程中晶体相和非晶基体界面的变形协调机制。结果表明,晶体相为枝晶形态,二次枝晶臂为1~3μm,具有很好的连接性,非晶基体和枝晶相的化学成分分别为Ti_(45)Zr_(34.8)Cu_(10.6)V_(9.6)和Ti_(62.4)Zr_(18.4)Cu_(2.6)V_(16.6)(at%),相应体积分数分别为非晶相38%和晶体相62%。在变形过程中晶体相中主要为位错增殖的过程,而非晶基体相形变主要是以多重剪切带的形式进行,在弹性变形阶段,位错在两相界面积累;在塑性变形阶段,主要通过在晶体相密排面{110}面上形成滑移台阶进行两相间应力传递,从而实现大的宏观塑性变形。
【图文】：

示意图,原位拉伸,尺寸,样品

~2°，温度在 160℃以下。透射电子显微镜观察在JEM-2010F型电镜中进行，工作电压200kV。准原位变形主要是采用北京恒业力拓科技发展有限公司的设计原位拉伸机，配备在FEIQuanta250型扫描电镜中，在扫描电镜下进行原位拉伸。最大载荷为500N，变形速率在0.1~10μm/s之间可调，本研究中所用应变速率为1μm/s。在观察样品的变形过程时，样品可能发生局域变形，在某一区域内发生大的塑性变形，而导致在实验观察区域内塑性变形很小或者观察不到塑性变形。因此，为了保证在观察区域内发生大应变塑性变形，将实验样品切割成图1所示的尺寸，同时采用维氏硬度计在样品上标记，保证精确地测量样品的应变。对于非晶基体的变形，采用扫描电镜vidio模式进行原位动态实时采集。使用EBSD技术，对晶体相拉伸过程中连续变化进行了系统的研究，主要是先拉伸至一定的应变，然后卸载，在JEOL-JSM6500F配备EDAX-TSLEBSD进行数据采集，采用Kernel局部取向差方法[18]定性的研究晶体相的塑性变形。最后，利用扫描电镜和透射电镜观察拉伸变形后典型的表面形貌，并分析拉伸变形过程中两相界面塑性变形协调机制。2结果与分析2.1组织结构制备的内生钛基非晶复合材料组织结构如图2所示。由图2a的背散射电子像（backscatteredelectronimaging，BSE）可以看出，内生晶体相（黑色）图1原位拉伸样品的尺寸示意图Fig.1Schematicmapofthesamplesizeforin-situtensiledeformation图2合金微观组织结构及物相Fig.2SEMimageofthealloy(a);XRDpatternofthealloy(b);thereconstructed3Dimagingofthedendrites(c,d)1020304050607080050010001500200025003000nItensity/cps2θ/(°)b(110)●●(200)(211)●?

微观组织结构,合金,晶体相

用维氏硬度计在样品上标记，保证精确地测量样品的应变。对于非晶基体的变形，采用扫描电镜vidio模式进行原位动态实时采集。使用EBSD技术，对晶体相拉伸过程中连续变化进行了系统的研究，主要是先拉伸至一定的应变，然后卸载，在JEOL-JSM6500F配备EDAX-TSLEBSD进行数据采集，，采用Kernel局部取向差方法[18]定性的研究晶体相的塑性变形。最后，利用扫描电镜和透射电镜观察拉伸变形后典型的表面形貌，并分析拉伸变形过程中两相界面塑性变形协调机制。2结果与分析2.1组织结构制备的内生钛基非晶复合材料组织结构如图2所示。由图2a的背散射电子像（backscatteredelectronimaging，BSE）可以看出，内生晶体相（黑色）图1原位拉伸样品的尺寸示意图Fig.1Schematicmapofthesamplesizeforin-situtensiledeformation图2合金微观组织结构及物相Fig.2SEMimageofthealloy(a);XRDpatternofthealloy(b);thereconstructed3Dimagingofthedendrites(c,d)1020304050607080050010001500200025003000nItensity/cps2θ/(°)b(110)●●(200)(211)●●β-Ticd5μm5μma5μm

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