单相和双相合金热变形及再结晶行为的微观机理研究
发布时间：2021-01-14 03:57
在现代钢铁工业中,热加工是钢铁材料的主要生产方式。动态再结晶（DRX）及动态回复（DRV）等动态软化行为是钢铁材料热加工过程中发生的普遍而又非常重要的物理冶金现象。DRX的发生不仅会影响材料热加工流变应力和加工设备的载荷控制,而且能显著改变材料的微观组织和晶体学织构,直接影响热加工产品的组织特征及力学性能。因此,准确认识和理解钢铁材料热变形及再结晶行为的微观机理对热加工过程中材料的微观组织调控、加工工艺优化及成分设计等方面均具有重要意义。本文以Ni-30%Fe奥氏体模型合金和2205双相不锈钢（DSS）为研究材料,采用Gleeble热力模拟实验机对实验材料进行热加工模拟实验,利用扫描电子显微镜（SEM）、背散射电子衍射技术（EBSD）、透射电子显微镜（TEM）及扫描透射电子显微镜（STEM）等多种微观表征手段分别对热变形过程中Ni-30%Fe单相奥氏体及2205双相不锈钢两相并存情况下铁素体相与奥氏体相在热变形过程中的微观亚结构进行详细表征。通过分析单相奥氏体及两相并存的情况下铁素体与奥氏体在热变形过程中的微观亚结构演变行为及其规律,从微观亚结构行为的角度系统分析和阐述了热变形过程中单...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３不连续动态再结晶过程的示意图Ｍ??
晶界的逐渐发展或者产生孪晶界而形成为独立的具有低??密度位错的再结晶晶核。??ＧＢ?Ｓｈｅａｒｉｎｇ??＝??＜?ｉｌｌ??（ａ）?????——?ｍｍｍｍｍｍ??ＧＢ?Ｓｈｅａｒｉｎｇ??＜???〔？＾?＇?＇＇ｆ?Ｐｌａｓｔｉｃ??／ｕ?ｖ?ｖ＇?Ｖ?Ｖ＂?ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ??Ｕ?Ｚ?＞??ＧＢ?Ｓｈｅａｒｉｎｇ??（。）ｉ??Ｚ?．、、?Ｔｗｉｎｎｉｎｇ??Ｓｔｒａｉｎ?ｉｎｄｕｃｅｄ??ｓｕｂｂｏｕｎｄａｒｙ??图１．５不连续动态再结晶形核过程的示意图：（ａ）应变诱导晶界弓出及小角度晶界的生??成；（ｂ）局部区域的滑移、剪切，促进局部应变的累积；（〇晶界弓出区域发展为新晶粒［１｛）１??Ｆｉｇ．１．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｇｒａｐｈ?ｓｈｏｗｉｎｇ?ｔｈｅ?ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＤＤＲＸ?ｇｒａｉｎｓ：?（ａ）?ｔｈｅ?ｂｏｕｎｄａｒｙ??ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎ?ａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄ?ｂｙ?ｔｈｅ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｕｂｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ，?（ｂ）?ｐａｒｔｉａｌ?ｇｒａｉｎ?ｂｏｕｎｄａｒｙ??ｓｌｉｄｉｎｇ／ｓｈｅａｒｉｎｇ，?ｌｅａｄｉｎｇ?ｔｏ?ｔｈｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｌｏｃａｌ?ｓｔｒａｉｎｓ，?（ｃ）?ｂｕｌｇｉｎｇ?ｏｆ??ｐａｒｔｓ?ｏｆ?ａ?ｓｅｒｒａｔｅｄ?ｇｒａｉｎ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄ?ｗｉｔｈ?ｔｈｅ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ??ｓｕｂｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ?ｏｒ?ｔｗｉｎｎｉｎｇ，?ｌｅａｄｉｎｇ?ｔｏ?ｔｈｅ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?
界面迁移后的区域内位错密度降为０。不同于ＳＲＸ，?ＤＲＸ过程中材料仍在继续??变形，使得新形成的再结晶晶粒中的位错密度又会不断增加。晶界迁移后方远端??区域的位错密度会逐渐趋近于变形态的位错密度ｐｍ，再结晶晶粒又重新转变为??变形态的晶粒。而这些变形态的再结晶晶粒又会为新一轮ＤＲＸ提供形核和生长??的驱动力，最终使得材料内的组织状态得到动态平衡，实现ＤＲＸ稳态。??曹?Ｐｍ??Ｉ?｜?Ｎ＼ａ??ｘ??？??Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｏｕｎｄａｒｙ??ｍｏｖｅｍｅｎｔ??图１．６动态再结晶晶粒前沿的位错密度分布示意图？??Ｆｉｇ．１．６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ａｔ?ａ?ｄｙｎａｍｉｃ?ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ?ｆｒｏｎｔ［３８＾??１．２．３连续动态再结晶??具有高层错能的金属（如铁素体不锈钢和铝合金等）通常具有较强的回复能??力。因此，在热变形的早期，这类材料内会形成大量的小角度晶界。在随后的变??形过程中，这些小角度晶界会通过增加其取向差角度而逐渐转变为大角度晶界。??当变形量达到较大值时，材料内可以形成一种较为规则的细晶结构，这些细小的??晶粒主要由大角度晶界和部分小角度晶界共同包围形成［４４＾９］。这种新晶粒的形成??过程如图１．７所示热变形产生的位错首先会通过相互缠结形成细胞状结构；??随后，通过位错的湮灭和重排，组成胞壁的稠密位错墙逐渐转变为小角度晶界，??细胞状结构转变为亚晶结构。随着变形的继续进行，亚晶界的取向差角度不断增??力口，当应变量增加到足够大时，亚晶界的角度会增加到大角度晶界的临界值（通??常为１５°），亚
本文编号：2976164
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３不连续动态再结晶过程的示意图Ｍ??
晶界的逐渐发展或者产生孪晶界而形成为独立的具有低??密度位错的再结晶晶核。??ＧＢ?Ｓｈｅａｒｉｎｇ??＝??＜?ｉｌｌ??（ａ）?????——?ｍｍｍｍｍｍ??ＧＢ?Ｓｈｅａｒｉｎｇ??＜???〔？＾?＇?＇＇ｆ?Ｐｌａｓｔｉｃ??／ｕ?ｖ?ｖ＇?Ｖ?Ｖ＂?ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ??Ｕ?Ｚ?＞??ＧＢ?Ｓｈｅａｒｉｎｇ??（。）ｉ??Ｚ?．、、?Ｔｗｉｎｎｉｎｇ??Ｓｔｒａｉｎ?ｉｎｄｕｃｅｄ??ｓｕｂｂｏｕｎｄａｒｙ??图１．５不连续动态再结晶形核过程的示意图：（ａ）应变诱导晶界弓出及小角度晶界的生??成；（ｂ）局部区域的滑移、剪切，促进局部应变的累积；（〇晶界弓出区域发展为新晶粒［１｛）１??Ｆｉｇ．１．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｇｒａｐｈ?ｓｈｏｗｉｎｇ?ｔｈｅ?ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＤＤＲＸ?ｇｒａｉｎｓ：?（ａ）?ｔｈｅ?ｂｏｕｎｄａｒｙ??ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎ?ａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄ?ｂｙ?ｔｈｅ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｕｂｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ，?（ｂ）?ｐａｒｔｉａｌ?ｇｒａｉｎ?ｂｏｕｎｄａｒｙ??ｓｌｉｄｉｎｇ／ｓｈｅａｒｉｎｇ，?ｌｅａｄｉｎｇ?ｔｏ?ｔｈｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ?ｌｏｃａｌ?ｓｔｒａｉｎｓ，?（ｃ）?ｂｕｌｇｉｎｇ?ｏｆ??ｐａｒｔｓ?ｏｆ?ａ?ｓｅｒｒａｔｅｄ?ｇｒａｉｎ?ｂｏｕｎｄａｒｙ?ａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄ?ｗｉｔｈ?ｔｈｅ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ??ｓｕｂｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ?ｏｒ?ｔｗｉｎｎｉｎｇ，?ｌｅａｄｉｎｇ?ｔｏ?ｔｈｅ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?
界面迁移后的区域内位错密度降为０。不同于ＳＲＸ，?ＤＲＸ过程中材料仍在继续??变形，使得新形成的再结晶晶粒中的位错密度又会不断增加。晶界迁移后方远端??区域的位错密度会逐渐趋近于变形态的位错密度ｐｍ，再结晶晶粒又重新转变为??变形态的晶粒。而这些变形态的再结晶晶粒又会为新一轮ＤＲＸ提供形核和生长??的驱动力，最终使得材料内的组织状态得到动态平衡，实现ＤＲＸ稳态。??曹?Ｐｍ??Ｉ?｜?Ｎ＼ａ??ｘ??？??Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｂｏｕｎｄａｒｙ??ｍｏｖｅｍｅｎｔ??图１．６动态再结晶晶粒前沿的位错密度分布示意图？??Ｆｉｇ．１．６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ａｔ?ａ?ｄｙｎａｍｉｃ?ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ?ｆｒｏｎｔ［３８＾??１．２．３连续动态再结晶??具有高层错能的金属（如铁素体不锈钢和铝合金等）通常具有较强的回复能??力。因此，在热变形的早期，这类材料内会形成大量的小角度晶界。在随后的变??形过程中，这些小角度晶界会通过增加其取向差角度而逐渐转变为大角度晶界。??当变形量达到较大值时，材料内可以形成一种较为规则的细晶结构，这些细小的??晶粒主要由大角度晶界和部分小角度晶界共同包围形成［４４＾９］。这种新晶粒的形成??过程如图１．７所示热变形产生的位错首先会通过相互缠结形成细胞状结构；??随后，通过位错的湮灭和重排，组成胞壁的稠密位错墙逐渐转变为小角度晶界，??细胞状结构转变为亚晶结构。随着变形的继续进行，亚晶界的取向差角度不断增??力口，当应变量增加到足够大时，亚晶界的角度会增加到大角度晶界的临界值（通??常为１５°），亚
本文编号：2976164
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