压铸镁合金AZ91HP晶界腐蚀方法研究

通过试验研究了压铸镁合金AZ91HP的几种晶粒边界腐蚀方法，包括固溶处理后腐蚀、氧化铵饱和溶液腐蚀和电解抛光腐蚀，并对各种腐蚀方法的结果进行了分析、比较。分析结果表明，固溶处理后平均晶被尺寸明显增大，且随固溶处理时间的增加而增大；采用氯化铵饱和溶液腐蚀，由于腐蚀晶界过深，作为腐蚀晶界的方法并不可靠；电解抛光方法由于腐蚀晶界清晰。并且不影响晶粒的形状、尺寸和分布，因此是最方便、可靠的腐蚀方法。     

晶界对低压电解电容器铝箔腐蚀结构的影响

采用扫描电子显微镜和背散射电子取向成像技术分析研究了低压电解电容器用阳极铝箔的腐蚀结构、晶粒尺寸和晶界分布对比电容的影响及相关机理.结果表明,在铝箔的晶界附近,尤其是大角度晶界附近容易出现尺寸较大的腐蚀孔坑或沟道,造成腐蚀结构的不均匀性并降低比电容.该晶界优先腐蚀的现象起因于晶界的高缺陷密度和与之相应的腐蚀电流密度的局部集中.增加晶界密度可以降低杂质原子偏聚程度和电流密度分布的不均匀性,因此在一些特定的电化学腐蚀条件下可以借助减小晶粒尺寸的方式提高比电容.     

磷元素的非平衡晶界偏聚对A690M海洋环境用钢耐海水腐蚀性能的影响

采用俄歇能谱分析了A690M海洋环境用钢在600℃回火过程中磷元素的晶界偏聚行为,结合极化曲线和腐蚀锈层的微观分析探讨了P元素晶界偏聚对A690M钢耐海水腐蚀性能的影响。研究表明:A690M钢中P元素的晶界偏聚符合空位-溶质原子复合扩散导致的非平衡偏聚机制;P的晶界偏聚含量越高,锈层内部越易形成层状磷疤坑,使板坯耐海水腐蚀性能降低。     

30Cr3SiNiMoWV超高强度钢的晶界特征与应力腐蚀沿晶断裂

用俄歇电子能谱等方法研究了30Cr 3 SiNiMoWV 超高强度钢回火马氏体组织中原奥氏体晶界上的元素偏聚及其与应力腐蚀沿晶断裂之间的关系。结果表明,在原奥氏体晶界上有明显的碳和磷偏聚。晶界是一个高碳区,存在着一个碳化物微层,磷偏聚在晶界上呈随机性分布。碳化物微层与基体间的界面对氢的强捕集作用及其促进阳极溶解局部化,以及磷对氢原子化合成氢分子的抑制作用,使该钢种易于发生应力腐蚀沿晶断裂。     

2091Al－Li合金晶界无析出带的形成及其对应力腐蚀的影响SCIEI

用慢应变速率拉伸试验研究不同冷却介质淬火并时效的２０９１合金的应力腐蚀敏感性．用透射电镜观察合金的微观组织．结果表明，晶界无析出带（ＰＦＺ）随淬火速度的提高而变窄；而时效过程中，随着晶界沉淀相的形核和长大，ＰＦＺ逐渐宽化．这说明，时效初期，ＰＦＺ是由空位贫化机制形成的；而伴随时效过程的进行，ＰＦＺ又以溶质贫化机制产生宽化．ＰＦＺ宽度越大，合金应力腐蚀敏感性越大．     

多晶体材料的晶界强化模型研究

近几十年来,材料的细晶强化研究大量开展。在一般晶粒尺寸范围内,材料的强度随晶粒尺寸的变化是符合Hall-Petch关系的,但在纳米晶体材料中出现了偏离甚至反Hall-Petch关系的现象,因此Hall-Petch关系的使用具有一定的局限性。文章从塑性变形理论出发,建立了晶界强化数学模型,通过该模型,研究了晶粒大小、晶界厚度及晶界体积百分数、晶界能、弹性模量与多晶体材料强度的关系,发现除了晶粒大小及晶界厚度影响材料强度之外,弹性模量、晶界能越大,多晶体材料的强度越高。     

2091Al－Li合金晶界无析出带的形成及其对应力腐蚀的影响

用慢应变速率拉伸试验研究不同冷却介质淬火并时效的２０９１合金的应力腐蚀敏感性．用透射电镜观察合金的微观组织．结果表明，晶界无析出带（ＰＦＺ）随淬火速度的提高而变窄；而时效过程中，随着晶界沉淀相的形核和长大，ＰＦＺ逐渐宽化．这说明，时效初期，ＰＦＺ是由空位贫化机制形成的；而伴随时效过程的进行，ＰＦＺ又以溶质贫化机制产生宽化．ＰＦＺ宽度越大，合金应力腐蚀敏感性越大．     

弯曲形变及热处理对纯镍N6焊缝晶界特征分布及腐蚀行为的影响

对纯镍N6等离子弧焊缝进行“U”形弯曲形变及热处理加工,借助电子背散射衍射（EBSD）和取向成像显微技术（OIM）对比分析Non-GBE、GBE样品晶界特征分布(GBCD)及对腐蚀行为的影响。结果表明：焊缝经“U”形弯曲形变+900℃退火10min后,低ΣCSL晶界比例提高到54.1%,并形成具有Σ3n取向关系的大尺寸晶粒团簇;退火过程中再结晶形核点增加,晶粒尺寸下降到146 um。GBE样品耐蚀性高于Non-GBE样品,GBE样品（0.2113 A·m-2）自腐蚀电流密小于Non-GBE样品（0.8138 A·m-2）,且GBE样品的容抗弧半径、阻抗模值|Z|、相位角θ均大于对应Non-GBE样品。两种样品表面均发生了点蚀,腐蚀行为概括为：腐蚀初期,C1-破坏样品表面局部区域钝化膜形成点蚀坑。随浸泡时间延长,阳极金属附近Ni2+浓度达到饱和或过饱和状态,Ni2+与膜层中结合水反应生成Ni(OH)2,部分Ni(OH)2脱水分解为NiO,组成的腐蚀产物膜沉积在样品表面,阻止Cl-穿过腐蚀产物渗透到样品表面,点蚀受到控制。     

单道次轧制变形对Hastelloy C-276合金晶界特征分布的影响

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了固溶处理的Hastelloy C-276合金经2.5%~90%变形后在1150℃退火15min的晶界特征分布(GBCD)。结果表明,在5%变形条件下,总的特殊晶界比例最高为67.1%,其中特殊晶界主要是Σ3晶界,Σ9和Σ27晶界比例较低。当变形量小于15%时,晶粒组织处于回复或部分再结晶,晶粒组织粗大,特殊晶界比例随变形量变化较大。在此阶段,回复或部分再结晶有利于晶界的迁移,从而产生更多特殊晶界。当变形量大于15%后,随变形的增加,晶粒组织细小,特殊晶界比例在50%左右。这是由于晶粒发生完全再结晶后,大角度晶界增多,不利于特殊晶界的形成。因而,Hastelloy C-276合金晶界特征分布优化变形范围应小于15%,更有利于特殊晶界的产生和分布。     

25Cr2Ni4MoV钢在超高浓度盐酸溶液中的应力腐蚀行为研究

采用四点弯曲试样研究25Cr2Ni4MoV钢在超高浓度盐酸(20 mass%)中的应力腐蚀行为,得出缺口位置挠度随时间变化的关系曲线.结果表明,盐酸浓度的升高使25Cr2Ni4MoV钢的应力腐蚀寿命显著降低.应力腐蚀分可区为三个阶段:裂纹萌生、裂纹扩展与瞬间断裂.裂纹优先在晶界处萌生并扩展,应力的提高加速了应力腐蚀裂纹的萌生与扩展.     

粗晶纯Al多晶材料的循环形变——Ⅰ.滑移特征

研究了粗大晶粒(直径10mm以上)纯Al多晶材料在循环形变中的滑移行为,与一般的多晶材料(晶粒大小为微米量级)的滑移行为比较有如下特点:(1)在一个晶粒内存在由于不同滑移系统的开动所造成的不同滑移区,可称之谓形变畴或滑移畴;在同一畴区内也可有几个滑移系统同时或先后强烈地操作,在试样表面形成美丽而整齐的滑移图像。(2)对于较大∑值或随机晶界结构,晶界对滑移形变的影响区约在距离晶界50—120μm的范围内。这类晶界往往在疲劳寿命早期就可萌生裂纹。晶界迁移、晶界滑动现象也能经常观察到;对那些低∑值的重位晶界,一般情况下滑移线都能连续地穿越晶界,在晶界区的形变不协调性小,这样的晶界往往不易成为裂纹的萌生地点。(3)三叉晶界的节点抑制了晶界滑动,是形变不协调较大的区域,造成较大的应力集中,尤其三条晶界中的高∑值的或随机的晶界,往往是沿晶开裂的优先部位。     

CYCLIC DEFORMATION OF COARSE GRAINED POLYCRYSTALLINE PURE Al Ⅰ. SLIP CHARACTERISTICS

研究了粗大晶粒(直径10mm以上)纯Al多晶材料在循环形变中的滑移行为,与一般的多晶材料(晶粒大小为微米量级)的滑移行为比较有如下特点:(1)在一个晶粒内存在由于不同滑移系统的开动所造成的不同滑移区,可称之谓形变畴或滑移畴;在同一畴区内也可有几个滑移系统同时或先后强烈地操作,在试样表面形成美丽而整齐的滑移图像。(2)对于较大∑值或随机晶界结构,晶界对滑移形变的影响区约在距离晶界50—120μm的范围内。这类晶界往往在疲劳寿命早期就可萌生裂纹。晶界迁移、晶界滑动现象也能经常观察到;对那些低∑值的重位晶界,一般情况下滑移线都能连续地穿越晶界,在晶界区的形变不协调性小,这样的晶界往往不易成为裂纹的萌生地点。(3)三叉晶界的节点抑制了晶界滑动,是形变不协调较大的区域,造成较大的应力集中,尤其三条晶界中的高∑值的或随机的晶界,往往是沿晶开裂的优先部位。     

CYCLIC DEFORMATION OF COARSE GRAINED POLYCRYSTALLINE PURE Ai——Ⅰ.SLIP CHARACTERISTICS

Comparing with ordinary ploycrystalline materials sized to μm grade,the slip morphology ofthe coarse grained polycrystalline pure Al is characterized by:(1)several slip domains occurin a grain,and in same domain,several slip systems operate at same time or one after anotherintensely,a beautiful and neat slip pattern is forming on the specimen surface;(2)for highΣ-value coincident and random grain boundaries,the grain boundary affecting zone(GBAZ),bout 50—120μm wide,is favourable site to form intergranular crack at early fa-tigue life easily,and migration or slide of the boundaries were often observed.While lowΣ-value near-coincident grain boundaries show a higher degree of slip continuity and straincompatibility than high Σ-value ones.Intergranular crack is not easily nucleated at lowΣ-value near-coincident boundaries;and(3)due to suppression of grain boundary slip attriple grain boundary node,the high Σ-value and random grain boundary among the threeboundaries of tricrystal crack easily during cyclic deformation.     

The disconnection mechanism of coupled migration and shear at grain boundaries

The mechanism of coupled migration and shear is studied in a range of [0 0 0 1] tilt boundaries in hexagonal close-packed metal using atomic-scale computer simulation. Symmetrical tilt boundaries spanning the low- and high-angle regimes and comprising regular arrays of grain boundary dislocations are simulated. For each misorientation, θ, the perfect boundary (pristine) is investigated as well as one containing a disconnection. Both types of structures are subjected to incremental applied strains to determine the stress that produces coupled migration and shear. The stress for motion in the pristine case, entailing nucleation, is higher than the Peierls stress for motion when disconnections are present. We conclude that the applied stresses in our simulations exert a Peach-Koehler force on pre-existing disconnections, thereby providing a feasible mechanism with a well-defined driving force that produces coupled migration and shear. This mechanism is feasible for the lower-angle boundaries studied, and facile for the high-angle cases.     

金属材料疲劳损伤的界面效应

总结了不同金属材料在低周疲劳过程中典型的晶界、孪晶界、相界和微电子互连界面的损伤开裂行为. 纯Cu中疲劳裂纹萌生的难易顺序为: 小角度晶界、驻留滑移带和大角度晶界. 对于纯Cu与铜合金中退火孪晶界, 是否萌生疲劳裂纹与合金成分有关, 随合金元素的加入降低了层错能, 退火孪晶界相对容易萌生疲劳裂纹. 对于Cu--Ag二元合金, 由于存在不同的晶界和相界面, 是否萌生疲劳裂纹取决于界面两侧晶体的取向差, 通常两侧取向差大的界面容易萌生疲劳裂纹. 在微电子互连界面中, 疲劳裂纹萌生位置与焊料成分和时效时间有关,对于Sn--Ag/Cu互连界面, 疲劳裂纹通常沿焊料与界面化合物结合处萌生; 对于Sn--Bi/Cu互连界面, 随时效时间增加会出现明显的由于Bi元素偏聚造成的界面脆性.     

Mobility of Σ5 tilt grain boundaries: Inclination dependence

Molecular dynamics simulations were performed to examine the influence of grain boundary inclination on the stress-driven motion of flat <0 1 0> Σ5 tilt asymmetric of different inclinations in Ni. The inclination dependence of the mobility, boundary diffusivity and energy are correlated. Special properties are associated with low index boundary planes.     

多向锻造和单向轧制304不锈钢高温退火后的晶界面分布

固溶处理后的2组304不锈钢样品分别经应变量ε=2的多向锻造(MF)和单向轧制(DR)后,再经900℃高温退火2—120min.采用电子背散射衍射(EBSD)技术和五参数晶界面分析方法(FPA),研究了样品的晶界特征分布(GBCD)和晶界面分布(GBPD).结果表明,2组样品中∑3~n(n=1,2,3)特殊晶界的比例均不超过45%,并且在退火过程中,非共格∑3晶界逐渐共格化,∑9和∑27晶界比例也随之下降.分别经MF和DR处理后再经120 min退火的样品中,一般大角度晶界(过滤掉Σ3n)一般均以(111)扭转晶界和〈110〉倾侧晶界为主,表明样品中均存在明显的晶界织构(GBT);在某些特定取向差条件下,一般大角度晶界的GBPD在样品中存在显著差异,表明退火之前的加工过程对304不锈钢的GBPD有显著影响.     

Computation of Five-Dimensional Grain Boundary Energy

A broken-bond type computational method has been developed for the calculation of the five-dimensional grain boundary energy. The model allows quick quantification of the unrelaxed five-dimensionally specified grain boundary energy in arbitrary orientations. It has been validated on some face-centred cubic metals. The stereo projections of grain boundary energy of ∑3,∑5,∑7,∑9,∑11,∑17 b and ∑31a have been studied. The results of Ni closely resemble experimentally determined grain boundary energy distribution figures, suggesting that the overall anisotropy of grain boundary energy can be reasonably approximated by the present simple model. Owing to the overlooking of relaxation matter, the absolute values of energy calculated in present model are found to be higher than molecular dynamic-based results by a consistent magnitude, which is 1 J/m2 for Ni. The coverage of present method forms a bridge between atomistic and meso-scale simulations regarding polycrystalline microstructure.