轧制纯钨高温服役下显微组织与性能演化规律研究

发布时间：2020-03-18 21:21

【摘要】：钨因其高熔点(3695 K)和良好的热导性和高温轻度、低的溅射率和蒸气压等特性,被认为是最具应用潜力的面向等离子体材料。钨在聚变堆服役条件下要承受巨大的热通量(稳态负载功率达到10-20 MW/m~2)和温度梯度。然而,经过塑性变形工艺制备的钨在长期高温条件服役下会发生回复、再结晶和晶粒长大现象,这将导致钨的韧脆转变温度升高、塑性和断裂韧性下降。这不仅关系到材料的使用寿命,还会影响到核聚变装置的服役安全性。因此研究钨在高温条件下的再结晶行为,具有重要的科学意义和工程价值。本文主要利用较高温度下等温退火实验来等效模拟聚变堆中高温服役条件,系统研究纯钨在高温服役下的机械性能和显微组织及织构的演化规律。取得以下结果:纯钨高温退火后的机械性能演变表明,在等温退火过程中,硬度退化曲线分为两个阶段。硬度先以较快的速率呈单调下降的再结晶阶段和后续较慢速度单调下降的晶粒长大阶段。温度越高变形量越大,再结晶过程也越快。温度对低变形量的再结晶速率影响比较明显,随着变形量的增大,温度对再结晶的速率影响变小。纯钨在轧制态的显微组织和等温退火条件下的显微组织演变表明,轧制量较小时,晶粒沿着轧制方向稍微拉长;随着轧制量的增加,显微组织出现晶粒长大及纤维化和动态再结晶现象。温度对50%变形量(W50)轧制钨板退火后完全再结晶的晶粒尺寸影响不明显;而67%(W67)和90%(W90)变形量的钨板在不同温度退火后的完全再结晶晶粒尺寸总体随着退火温度的升高而减小。完全再结晶后的晶粒尺寸随着变形量的增加而减小,且高变形程度板材的退火微观组织均匀度要优于中低变形程度板材。当退火温度较低时,完全再结晶后的组织中还包含有一部分小角度晶界,当退火温度升高时,完全再结晶后组织的取向差分布更符合Mackenzie分布。纯钨在轧制态的显微织构和等温退火条件下的显微织构演变表明,三种轧制量钨板的轧制织构差异比较大。W50的轧制织构主要为α-纤维织构中的{112}110组分,其他组分都比较随机;W67的轧制织构主要为γ-纤维织构中的{111}112组分和α-纤维织构中的{112}110组分以及θ-纤维织构中的立方组分。与W50和W67相比,W90的轧制态织构主要为{112}111织构和Goss织构。W50在1250℃和1300℃退火后的织构继承了变形时的织构,主要为α-纤维织构中的{112}110组分。W67在较低和中温退火后,其织构主要为θ-纤维织构组分,在1250℃退火后的再结晶织构为介于立方织构和旋转立方织构,在1300℃退火后的再结晶织构主要为立方织构和少量旋转立方织构。当退火温度增加到1350℃时,其再结晶织构与低温退火完全不同,主要为γ-纤维织构中的{111}110组分。W90在三种温度下退火后的再结晶织构完全不同:在1250℃退火后的再结晶织构主要为立方织构,即{001}010织构。在1300℃退火后的再结晶织构比较随机,但在退火2 h后,出现了{111}112织构。在1350℃退火后的再结晶织构主要为{001}110织构。
【图文】：

多晶体金属,变形带,过渡带,切带

第一章绪论.4 BCC 材料的变形微观组织与织构.4.1 BCC 金属的变形组织变形态的微观组织与材料本身的晶体学特性（即滑移方式）和变形方式有关系。在立方金属中，变形的两种基本方法是滑移和孪生，而且堆垛层错能（γSFE）是关于哪种方法来变形的最重要材料参数。γSFE值较低的金属中，交移比较困难，只通过单向滑移会降低材料塑性变形过程中的变形能力，因此发生变形孪晶[40]。金属材料在变形量大于 10%时，能量以一些缺陷的形式被储存，这些缺陷不同尺度的形式出现在变形的样品中。对于 BCC 金属，经过塑性变形后这陷的最小尺度结构为位错，，如图 1.5 所示。这些位错首先被储存在晶粒内，转变成胞状结构，最后会转变为亚晶。在一个晶粒内部，通常会出现一些过，这些胞块或胞带被直长的界面分开，这些界面两侧过渡带的取向不同，这于其在不同滑移面上变形的结果。这些过渡带被划分为不同的变形带[40]。

织构,欧拉空间,金属的,分表

上述主要织构在欧拉空间的位置分表 1.1 BCC 金属中主要织Tab 1.1 Miller indices and Euler angles织构类型 ψ1{001}<100> 0 {001}<110> 45 {011}<100> 0 {011}<011> 90 {011}<211> 35 {111}<112> 30 {111}<110> 0 {112}<110> 0 {011}<111> 55
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TL627;TG146.411;TG335

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