低应变下纯铜中的晶界特征分布优化机制研究
发布时间：2021-08-03 05:06
晶界工程技术在解决由晶界性能不足引起的材料失效问题中取得了重大的进展,但是形变热处理工艺调控和优化晶界特征分布的机理仍然不清楚,导致现有的晶界工程工艺优化仍然依靠经验和大量实验摸索。因此,本文利用电子背散射衍射（EBSD）技术,研究了预变形量和退火温度对工业纯铜晶界特征分布以及形变热处理过程中组织行为的影响。采用准原位EBSD实验方案,对形变热处理后试样中的晶界演化过程进行了跟踪观察,获得了纯铜形变热处理过程中的晶界结构演化过程,探讨了晶界特征分布的优化机制。通过研究预变形量和退火温度在不同晶界工程工艺处理后的多晶铜中的晶界特征分布情况,研究了晶界特征分布随形变量和退火温度的变化关系。发现形变量一定时,特殊晶界比例一般随着退火温度的升高而提高,而退火温度一定时,特殊晶界比例一般随着形变量的增加先升高后降低,只有700℃-10%条件出现反常。600℃-10%工艺下,得到最优的晶界特征分布,特殊晶界比例高达81.70%。通过对比不同工艺下的晶粒尺寸以及局域取向差分布确认了形变热处理过程中发生的组织转变行为,5%形变量样品中主要发生回复过程,直到温度达到700°C时才发生明显的应变诱导晶界迁...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Σ3再激发模型示意图[52]
硕士学位论文低应变下纯铜中的晶界特征分布优化机制研究9致一些能量较高的高ΣCSL晶界发生迁移，迁移过程中会遇到原本在材料中大量存在的退火孪晶晶界Σ3，从而使高ΣCSL晶界发生分解，生成低ΣCSL晶界。如图1.2（a，b，c）所示为晶界迁移与晶界分解。移动中的高Σ晶界会与退火孪晶发生反应，生成大量的低Σ晶界。而图1.2（d）所示为不同大角度晶界的分解反应。其中Σ27晶界分解成Σ3与Σ9晶界。Σ51分解成Σ17与Σ3晶界等。但是高ΣCSL晶界分解模型无法解释在已经完成优化的材料晶界特征分布中，主要的低ΣCSL晶界只有Σ3、Σ9和Σ27这三类晶界。图1.2高ΣCSL晶界迁移分解示意图[53]（a）-（b）TEM（c）示意图（d）原理图1.3.3非共格Σ3晶界理论王卫国等人[54]在观察Pb-Ca-Sn-Al合金的回复与再结晶过程中发现，两个阶段中Σ3晶界的形态是不同的。如图1.3(a)可以看出，在材料的回复阶段，所生成的Σ3大多是平直的共格Σ3晶界，此类Σ3能量很低，不易移动，一般都在随机晶界网络上，通过图1.3(b)看出这类晶界不能有效的打断随机晶界网络，因此无法优化晶界特征分布，达不到晶界工程的效果，而在1.3(c)中，在再结晶阶段所生成的Σ3晶界除了有少部分平直的共格Σ3之外，还有许多弯曲的，能量稍高的非共格Σ3晶界，此类Σ3比较容易迁移，在退火过程中与其他晶界发生反应，生成Σ3n晶界，提高低ΣCSL晶界的比例，并且可以打断随机晶界网络，达到材料晶界特征分布。因此王卫国等人提出，晶界特征分布的根源是弯曲的，可迁移的非共格Σ3晶界，在退火过程中发生移动，会与其他低ΣCSL晶界或者一般大角度晶界发生反应，生成低ΣCSL晶界，使其比例上升，优化晶界特征分(d)(a)(b)(c)
1绪论硕士学位论文10布。非共格Σ3晶界理论只是说明了非共格Σ3会与其他晶界发生反应，打断随机晶界的连通性，但是特殊晶界团簇内部发生迁移反应的非共格Σ3晶界阻断一般大角度晶界网络连通性的原理目前仍不清楚。图1.3非共格Σ3晶界模型[54]（a）-（b）回复阶段晶界重构图（c）-（d）再结晶阶段晶界重构图1.3.4特殊片段模型Shimada[55]对304奥氏体不锈钢的研究中提出特殊片段模型（SpecialFragmentation），通过SEM发现在已经发生腐蚀的一般大角度晶界上，有些并未腐蚀的区域存在，这些区域都与退火孪晶相接触，如图1.4(a)，退火孪晶片段会与随机大角度晶界发生反应，生成低ΣCSL晶界，阻断晶界的连通性，阻碍腐蚀向内部扩展。因此大量的退火孪晶会与相接触的随机晶界发生反应，生成低ΣCSL晶界，提高其比例，优化晶界特征分布。图1.4随机晶界上的退火孪晶片段SEM图[55](a)(b)(a)(b)(c)(d)
【参考文献】：
期刊论文
[1]形变及热处理对白铜B10合金晶界特征分布的影响[J]. 茹祥坤,刘廷光,夏爽,周邦新,马爱利,郑玉贵. 中国有色金属学报. 2013(08)
[2]晶粒尺寸对冷轧退火纯Cu晶界特征分布的影响[J]. 蔡正旭,王卫国,方晓英,郭红. 金属学报. 2010(07)
[3]不同变形量冷轧工业纯铜高温退火的晶界特征分布[J]. 蔡正旭,王卫国,方晓英,郭红. 中国体视学与图像分析. 2010(01)
[4]冷轧变形Pb-Ca-Sn-Al合金在回复和再结晶过程中的晶界特征分布[J]. 王卫国,周邦新,冯柳,张欣,夏爽. 金属学报. 2006(07)
[5]高温退火过程中铅合金晶界特征分布的演化[J]. 夏爽,周邦新,陈文觉,王卫国. 金属学报. 2006(02)
硕士论文
[1]形变热处理对镍基带退火孪晶的影响[D]. 李龙飞.重庆大学 2015
本文编号：3318994
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Σ3再激发模型示意图[52]
硕士学位论文低应变下纯铜中的晶界特征分布优化机制研究9致一些能量较高的高ΣCSL晶界发生迁移，迁移过程中会遇到原本在材料中大量存在的退火孪晶晶界Σ3，从而使高ΣCSL晶界发生分解，生成低ΣCSL晶界。如图1.2（a，b，c）所示为晶界迁移与晶界分解。移动中的高Σ晶界会与退火孪晶发生反应，生成大量的低Σ晶界。而图1.2（d）所示为不同大角度晶界的分解反应。其中Σ27晶界分解成Σ3与Σ9晶界。Σ51分解成Σ17与Σ3晶界等。但是高ΣCSL晶界分解模型无法解释在已经完成优化的材料晶界特征分布中，主要的低ΣCSL晶界只有Σ3、Σ9和Σ27这三类晶界。图1.2高ΣCSL晶界迁移分解示意图[53]（a）-（b）TEM（c）示意图（d）原理图1.3.3非共格Σ3晶界理论王卫国等人[54]在观察Pb-Ca-Sn-Al合金的回复与再结晶过程中发现，两个阶段中Σ3晶界的形态是不同的。如图1.3(a)可以看出，在材料的回复阶段，所生成的Σ3大多是平直的共格Σ3晶界，此类Σ3能量很低，不易移动，一般都在随机晶界网络上，通过图1.3(b)看出这类晶界不能有效的打断随机晶界网络，因此无法优化晶界特征分布，达不到晶界工程的效果，而在1.3(c)中，在再结晶阶段所生成的Σ3晶界除了有少部分平直的共格Σ3之外，还有许多弯曲的，能量稍高的非共格Σ3晶界，此类Σ3比较容易迁移，在退火过程中与其他晶界发生反应，生成Σ3n晶界，提高低ΣCSL晶界的比例，并且可以打断随机晶界网络，达到材料晶界特征分布。因此王卫国等人提出，晶界特征分布的根源是弯曲的，可迁移的非共格Σ3晶界，在退火过程中发生移动，会与其他低ΣCSL晶界或者一般大角度晶界发生反应，生成低ΣCSL晶界，使其比例上升，优化晶界特征分(d)(a)(b)(c)
1绪论硕士学位论文10布。非共格Σ3晶界理论只是说明了非共格Σ3会与其他晶界发生反应，打断随机晶界的连通性，但是特殊晶界团簇内部发生迁移反应的非共格Σ3晶界阻断一般大角度晶界网络连通性的原理目前仍不清楚。图1.3非共格Σ3晶界模型[54]（a）-（b）回复阶段晶界重构图（c）-（d）再结晶阶段晶界重构图1.3.4特殊片段模型Shimada[55]对304奥氏体不锈钢的研究中提出特殊片段模型（SpecialFragmentation），通过SEM发现在已经发生腐蚀的一般大角度晶界上，有些并未腐蚀的区域存在，这些区域都与退火孪晶相接触，如图1.4(a)，退火孪晶片段会与随机大角度晶界发生反应，生成低ΣCSL晶界，阻断晶界的连通性，阻碍腐蚀向内部扩展。因此大量的退火孪晶会与相接触的随机晶界发生反应，生成低ΣCSL晶界，提高其比例，优化晶界特征分布。图1.4随机晶界上的退火孪晶片段SEM图[55](a)(b)(a)(b)(c)(d)
【参考文献】：
期刊论文
[1]形变及热处理对白铜B10合金晶界特征分布的影响[J]. 茹祥坤,刘廷光,夏爽,周邦新,马爱利,郑玉贵. 中国有色金属学报. 2013(08)
[2]晶粒尺寸对冷轧退火纯Cu晶界特征分布的影响[J]. 蔡正旭,王卫国,方晓英,郭红. 金属学报. 2010(07)
[3]不同变形量冷轧工业纯铜高温退火的晶界特征分布[J]. 蔡正旭,王卫国,方晓英,郭红. 中国体视学与图像分析. 2010(01)
[4]冷轧变形Pb-Ca-Sn-Al合金在回复和再结晶过程中的晶界特征分布[J]. 王卫国,周邦新,冯柳,张欣,夏爽. 金属学报. 2006(07)
[5]高温退火过程中铅合金晶界特征分布的演化[J]. 夏爽,周邦新,陈文觉,王卫国. 金属学报. 2006(02)
硕士论文
[1]形变热处理对镍基带退火孪晶的影响[D]. 李龙飞.重庆大学 2015
本文编号：3318994
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3318994.html
