垂直晶界和倾斜晶界Cu双晶的疲劳开裂行为及其机制

用扫描电镜（ＳＥＭ）研究了一种垂直晶界和两种倾斜晶界Ｃｕ双晶的疲劳开裂行为及其机制。这三种双晶组元晶体的取向均为「１３４」。结果表明,沿晶界的疲劳开裂是Ｃｕ双晶疲劳破坏的主要形式,但垂直晶界和倾斜晶界双晶疲劳裂纹萌生的机制有所不同。垂直晶界双晶沿晶疲劳裂纹主要由驻留滑移带撞击晶界面产生,而倾斜晶界双晶疲劳裂纹的萌生是由晶界两侧晶粒的滑移台阶而引起的应力集中所致。造成这种差别的原因同两种双晶的活动滑     

垂直晶界铜双晶的拉伸变形行为

利用数字图像相关法研究了垂直晶界铜双晶试样的拉伸变形行为,获得了拉伸过程中试样表面的全场变形分布。结果表明:试样整体变形呈"双颈缩"现象,试样表面的应变分布不均匀,晶界附近的应变水平低于晶粒内部的,试样总是在软取向的晶粒内首先发生塑性变形并断裂。借助扫描电镜(SEM)原位拉伸实验观察到在拉伸过程中滑移带不能穿过晶界。以上结果说明,铜双晶试样拉伸变形行为与组元晶粒的晶体取向和晶界的属性有关,软取向的晶粒更容易发生塑性变形,而大角度晶界在拉伸过程中具有强化效应,对晶粒的滑移变形有阻碍作用。     

纯铜双晶体拉伸变形的介观力学分析

利用介观力学观察设备对Cu双晶拉伸变形行为进行了研究.结果表明,在双晶体变形过程中,取向不同的晶粒滑移方式和形变量等都不同,软取向的晶粒变形较快、变形量大,并对其它晶粒的变形产生影响.不利取向的晶粒首先在晶界附近出现无滑移区,随外应力增加出现次滑移以协调变形.云图分析表明,变形过程中晶界处有明显的应变集中.在变形过程中产生了亚晶粒.能量分析表明,变形过程中晶粒储能的升高足以引发新晶粒的生成.     

FCC金属Pd中晶界滑移的研究

使用位能图方法对金属Pd中晶界滑移的研究表明:有序晶界滑移易于开动,有序晶界的滑移可以引起晶界的迁移;与有序晶界相反,无序晶界的滑移很难开动.该结果可以解释形变过程中应力集中和位错发射通常均出现在无序界面处.     

A COMPLEX DEFORMATION MECHANISM FOR SUPERPLASTIC DEFORMATION OF Mg ALLOY

本文选用大晶粒和微细晶粒两种镁合金,利用现代测试手段进行超塑性变形机制的研究.结果表明,在超塑性变形条件下,两种合金都显示以晶界滑动为主的,由扩散蠕变和位错滑移所协调的复合变形机制.作者提出一个包括三种变形机制在内的复合机制模型.在超塑性变形中,下层金属晶粒通过晶界滑动不断涌现到试样表面横向晶界发生宽化及空洞的地方,从而不断增加沿拉伸轴方向上的晶粒数.这是试样在拉伸变形中获得非常大的伸长量的原因.     

镁合金超塑性变形的复合机制

本文选用大晶粒和微细晶粒两种镁合金,利用现代测试手段进行超塑性变形机制的研究.结果表明,在超塑性变形条件下,两种合金都显示以晶界滑动为主的,由扩散蠕变和位错滑移所协调的复合变形机制.作者提出一个包括三种变形机制在内的复合机制模型.在超塑性变形中,下层金属晶粒通过晶界滑动不断涌现到试样表面横向晶界发生宽化及空洞的地方,从而不断增加沿拉伸轴方向上的晶粒数.这是试样在拉伸变形中获得非常大的伸长量的原因.     

温度对2024铝合金蠕变行为的影响

研究不同温度下2024铝合金的蠕变行为,采用金相显微镜、扫描电镜以及透射电子显微镜观察蠕变后合金的微观组织变化。结果表明:在125～200℃蠕变温度下,当蠕变寿命接近100h时,2024铝合金的蠕变应力随着温度的升高明显下降;与125℃相比,150℃时合金的蠕变应力下降9.3%,在175℃时合金的蠕变应力下降30.3%;当蠕变温度为200℃时,该合金的蠕变应力下降幅度达到45.8%;在125～175℃下,合金在蠕变过程中的变形机制主要为位错在晶内的滑移;在200℃时,合金晶界开始发生滑移,合金变形由晶界滑移与位错在晶内的滑移协调完成;在合金蠕变断面上存在大量微孔,随着蠕变温度的升高,微孔的尺寸明显变大,当微孔尺寸超过3μm时,微孔对合金的断裂机制有显著影响;在125和150℃下,合金的蠕变断口呈现韧窝型穿晶断裂特征;在175和200℃下,合金的蠕变断口呈现沿晶断裂特征。     

EBSD技术在研究高强马氏体不锈钢氢脆机理中的应用

用EBSD技术研究了在恒定应力和长期氢扩散作用下马氏体不锈钢的氢脆断裂机制。结果表明,氢脆在初期阶段萌生沿晶裂纹,晶界开裂有选择性和倾向性,高能量的大角晶界易发生开裂,低能量的CSL晶界抑制氢脆裂纹。沿晶裂纹两侧的塑性应变宽度仅为微米或亚微米量级,宏观下表现出典型的脆性开裂特征。扩展阶段氢脆裂纹沿特定的滑移系和解理面穿晶扩展,穿越不同晶粒时,裂纹随解理或滑移晶面的取向变化而发生弯折。氢脆断裂机制符合结合力降低和氢促进局部塑性变形模型。     

低碳马氏体钢中多尺度板条结构界面的强化效果

理论计算了马氏体变体滑移面{110}的取向差,探讨了低碳马氏体板条束界与板条块界的强化效应,利用纳米压痕、维氏硬度、布氏硬度以及背散射电子衍射(EBSD)等试验手段表征了0.2C-2Mn马氏体钢中原奥氏体晶界、板条束界、板条块界的强化效果。结果表明,0.2C-2Mn马氏体钢的大角度界面均具有显著的强化作用,板条块是低碳马氏体钢强度的晶粒结构控制单元。     

高纯铝中晶界特征分布对变形及退火行为的影响

对高纯铝试样进行了冷轧变形和400℃退火,采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了不同晶界组成的微区组织的变化。结果表明,轧制变形时,小角度晶界的界面在相邻晶粒内的滑移线是平直均匀的,大角度晶界的界面在相邻晶粒内的滑移线是弯曲不均匀的。退火后,部分大角度晶界发生迁移并且有的晶界在原来的位置还留下了鬼线,小角度晶界基本没发生迁移。     

取向差对SRR99双晶高温合金拉伸性能的影响

通过对具有不同取向差的SRR99双晶高温合金试样进行室温拉伸实验,系统比较了取向差对试样拉伸行为、表面形貌、断裂方式和断口形貌的影响.结果表明:取向差为4°的晶界对双晶的拉伸性能几乎没有影响;当取向差达到10°时,晶界的作用开始明显显现;而取向差为16°和18°的晶界对双晶的力学性能影响最大.扫描电镜观察发现:滑移易于贯穿4°取向差晶界,最后沿滑移带开裂,断口呈明显的滑移特征;取向差为10°的双晶在滑移带撞击下,裂纹沿滑移带和晶界同时扩展,最后率先沿滑移带失稳断裂,断口上除有滑移特征,还呈现枝晶间开裂特征;而取向差为16°和18°的双晶,在屈服初期便萌生晶界裂纹,最后沿晶界快速发生断裂,断口枝晶间开裂特征明显.     

制备工艺对GH4169合金组织结构与蠕变行为的影响

通过对等温锻造和热连轧工艺制备的GH4169合金进行蠕变性能测试和组织形貌观察,研究制备工艺对GH4169合金组织结构及蠕变行为的影响.结果表明:在热连轧期间,合金发生孪晶变形和位错滑移;与等温锻造相比,热连轧合金中的高密度位错具有形变强化的作用,可提高合金的蠕变抗力.在蠕变期间,等温锻造合金仅发生孪晶变形,而热连轧合金的变形机制是孪晶和位错滑移,其中,合金在热连轧期间形成的高密度位错可诱发蠕变位错发生单取向或多取向滑移,可减缓应力集中,抑制或延缓裂纹在晶界处萌生是使该合金具有较长蠕变寿命的主要原因.蠕变后期,裂纹在与应力轴垂直的晶界处萌生,并沿晶界扩展、发生解理断裂是2种工艺制备合金的蠕变断裂机制.     

纳米面心立方金属的变形机制及影响其力学性能的因素

综述了纳米面心立方金属的变形机制随晶粒尺寸的减小而发生的变化,即变形机制由晶界处发射不全位错、形成孪晶转变为晶界滑移、晶粒转动.当变形机制为晶界处发射不全位错、形成孪晶时,存在最佳孪晶形成晶粒尺寸范围,此时的孪晶形核应力最小.另一方面,随着晶粒尺寸的减小,在变形机制发生转变的临界晶粒尺寸附近存在韧-脆断裂方式的转变.提高孪晶密度、在纳米晶材料中加入微米晶相形成双峰晶粒材料可以提高纳米晶材料的塑性,得到更好的综合机械性能.     

一种GH4169G合金的组织与蠕变行为

通过对等温锻造GH4169G合金进行直接时效处理、蠕变性能测试和组织形貌观察,研究了GH4169G合金的组织结构及蠕变行为。结果表明:经等温锻造和直接时效后,GH4169G合金晶粒具有不均匀特征,且在晶内存在孪晶,并有粒状δ相在晶内及沿晶界不连续析出,可改善晶界的结合强度。经不同条件蠕变性能测试后,根据稳态蠕变期间的应变速率,测定出合金在稳态期间的蠕变激活能和应力指数分别为Q=532.7 kJ/mol和n=12.1。合金在蠕变期间的变形特征是不同取向的孪晶变形和位错滑移,随蠕变进行,形变位错密度增加,且在晶界附近发生位错堆积,并产生应力集中,致使微裂纹在晶界处萌生及扩展,直至蠕变后期发生沿晶断裂。     

镁合金及其复合材料超塑性的研究现状

以等通道角挤压和粉末冶金等方法为例，讨论了镁合金晶粒细化的处理工艺。在室温下晶粒细化可使镁合金同时具有较高的强度和韧性，而在较高的应变速率或较低的温度下，晶粒细化的镁合金具有一定的超塑性，这说明晶粒细化对改善镁合金的力学性能十分重要。镁合金超塑性变形的主要机制仍然是晶界滑移，但晶界滑移总会在晶界三叉区或材料增强相与基体的相界处产生应力集中，使晶界滑移受到阻碍，这就需要有另外的协调机制来协调晶界进一步滑移。镁合金在超塑性变形过程中更容易发生动态再结晶使晶粒细化，使晶界滑移能够继续进行。镁基复合材料中增强体颗粒很细小且弥散分布，稳定了镁合金在高温下的组织，颗粒与晶粒界面可以充当原子扩散通道，很好地协调了晶界滑移。     

晶体相场法模拟纳米晶体的单向拉伸变形

通过籽晶法控制晶体取向,研究了双晶镍基高温合金AM3胞状枝晶界面定向凝固过程中的双晶竞争生长.结果表明,两籽晶<001>取向的相对位置对晶粒竞争生长有很大的影响.双晶<001>取向在不同平面时,晶粒竞争生长的主要方式是通过物理阻挡,在晶界处处于阻挡优势的晶粒在竞争生长中胜出.对双晶的<001>取向在同一平面时,两籽晶以大角度背离发散生长时,在双晶的发散区容易生成杂晶.     

超细晶界对金属腐蚀性能的影响

晶粒细化是强化金属的重要手段,但是在减小晶粒尺寸的同时会大幅度增加晶界密度,从而对金属的腐蚀性能产生影响。本文综述了超细晶界对常用金属腐蚀性能的影响,着重讨论了晶粒尺寸和晶界种类(包括晶粒间界和孪晶间界)对超细晶金属材料腐蚀性能影响的最新研究进展;指出进一步深入研究晶粒尺寸和晶界种类与腐蚀性能的关系是十分必要的。     

块状碳化物的形态演化及对镍基合金蠕变性能的影响

通过不同工艺热处理、蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对一种定向凝固镍基合金中碳化物形态演化与蠕变性能的影响。结果表明:铸态DZ125合金中存有粗大块状MC型碳化物,热处理期间合金中MC型碳化物可发生分解和形态演化,逐步转变成粒状M23C6型碳化物。随固溶温度提高、时间延长,碳化物发生分解及形态演化的几率增加,并使细小粒状M23C6型碳化物沿晶界不连续析出。与低温固溶处理合金相比,高温固溶处理合金在780℃具有良好的蠕变抗力。其中,以共格方式嵌镶在?基体中的立方γ′相均匀分布在枝晶干和枝晶间区域,并有细小粒状碳化物沿晶界弥散析出,可抑制晶界滑移,是大幅度提高合金蠕变抗力的主要原因。在近780℃蠕变后期,与应力轴呈45?角的晶界承受较大的剪切应力。裂纹在沿与应力轴呈45?角的晶界处萌生与扩展,直至断裂是合金的蠕变断裂机制。     

纯Mg的蠕变行为研究

不同状态纯Mg试样在75-200℃,15-40 MPa条件下的蠕变实验表明:在等同条件下,铸态试样的晶粒粗大,蠕变速率较低;挤压态试样由于动态再结晶,晶粒变细,蠕变速率大幅上升;退火后由于晶粒长大,蠕变速率又呈下降趋势.根据应变速率幂指数公式,铸态纯Mg试样在较低应力时,应力指数n处于4.3-4.9的范围,在较高应力时,n7;激活能在76.0-89.4 kJ/mol的范围.根据应力指数和激活能并结合蠕变过程中的组织分析,纯Mg的蠕变受位错攀移、晶界滑移以及孪生的共同作用,其中位错攀移和品界滑移占主导地位.     

利用SEM-EBSP研究多晶体材料高温蠕变损伤组织的不均匀性

研究了多晶体材料在高温蠕变下的空洞出现位置和损伤特点,认为同一组织下空洞的出现及蠕变损伤的位置与晶粒尺寸有关系,晶粒尺寸小的部位易发生损伤。使用电子背散射衍射技术研究了不同损伤位置附近的亚结构形成情况,结合亚结构、晶界滑移、晶粒尺寸与材料变形协调性等材料变形特点,对蠕变损伤机理进行了探讨。