強(qiáng)流脈沖電子束和脈沖激光對(duì)Zr702表面組織及織構(gòu)的影響研究.pdf

1、本論文以一種商業(yè)純鋯Zr702為研究對(duì)象，綜合采用電子背散射衍射(EBSD)、電子通道襯度像(ECC)、X射線衍射(XRD)及顯微硬度等多種測(cè)試分析技術(shù)，系統(tǒng)地研究了經(jīng)不同冷卻方式（水冷、空冷和爐冷）進(jìn)行β→α轉(zhuǎn)變的組織、取向特征及力學(xué)性能（硬度）的影響規(guī)律，并分析了相變過(guò)程中發(fā)生的變體選擇行為及其對(duì)樣品織構(gòu)的影響；以及利用強(qiáng)流脈沖電子束(HCPEB)和脈沖激光對(duì)Zr702合金進(jìn)行表面處理，研究不同脈沖次數(shù)及不同激光功率對(duì)其微觀組織及織

2、構(gòu)的影響規(guī)律。主要研究結(jié)論如下：
　　(1) Zr702合金經(jīng)β相水冷、空冷和爐冷等三種不同的冷卻方式分別獲得、Basket-weave魏氏組織、Parallel-plate魏氏組織和Lenticular組織。其中，水冷的組織用EBSD細(xì)致的表征后，首次證實(shí)了α板條界的取向差關(guān)系為第二種Burgers取向差關(guān)系(?60?/?1120)，而非{1011}晶面的孿生關(guān)系(?57.05?/?1120)，且α板條間的共享平面為{1011.

3、06}。爐冷樣品在β→α轉(zhuǎn)變過(guò)程中發(fā)生了強(qiáng)烈的變體選擇，產(chǎn)生了明顯的“織構(gòu)記憶”現(xiàn)象，完全遺傳了初始狀態(tài)基面雙峰織構(gòu)的特征，且織構(gòu)強(qiáng)度略微增強(qiáng)，其中出現(xiàn)的類孿晶片層證實(shí)為{1012}?1011?和{1121}?1126?拉伸孿晶；而空冷和水冷樣品，均沒(méi)有發(fā)生明顯的變體選擇。α板條的寬度隨冷卻速率的增加而逐漸減小，并確定了兩者對(duì)數(shù)間的線性關(guān)系。
　　(2)強(qiáng)流脈沖電子束處理后，表面顯微組織分析顯示，Zr702樣品表面極速熔化和冷卻過(guò)

4、程中發(fā)生馬氏體相變，得到完全α馬氏體，并出現(xiàn)典型火山坑形貌的熔坑。XRD分析結(jié)果顯示，經(jīng)HCPEB處理后，衍射峰的寬度隨著轟擊次數(shù)的增加越來(lái)越寬，其中{0002}、{1120}和{1010}晶面的峰強(qiáng)均發(fā)生顯著變化；擇優(yōu)取向由標(biāo)準(zhǔn)的基面雙峰織構(gòu)擇優(yōu)到了{(lán)1120}晶面的單軸織構(gòu)。材料表面的顯微硬度經(jīng)HCPEB處理后也顯著升高，且隨著脈沖次數(shù)的增加呈逐漸升高的趨勢(shì)。
　　(3)采用400、200、100、50和25W等五種不同的激光

5、功率對(duì)Zr702合金進(jìn)行表面處理，處理后織構(gòu)變得較為分散。對(duì)于400W樣品，改性區(qū)可以分為三個(gè)部分：熔化區(qū)(MZ)、固態(tài)相變區(qū)(SSPTZ)和再結(jié)晶區(qū)(RXZ)，RXZ中不規(guī)則的再結(jié)晶晶粒內(nèi)部的SPPs呈線性分布表明板條組織更早的形成于此區(qū)域；200、100和50W樣品，改性區(qū)則可分為兩個(gè)部分：MZ和SSPTZ；而25W樣品，由于功率足夠小，樣品表面不發(fā)生熔化，只發(fā)生固態(tài)相變，改性區(qū)只有SSPTZ。其中，SSPTZ又可分為SSPTZ-1

6、（β→α）和SSPTZ-2（α+β→α），在SSPTZ-2中的未轉(zhuǎn)變的原α晶粒，由于應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變過(guò)程中產(chǎn)生了大量的位錯(cuò)滑移或回復(fù)，在其內(nèi)部形成了大量的亞晶。在50和25W樣品中觀察到具有“indentation mark”形貌的3個(gè)α板條的聚集體，且其晶界取向差特征被確定為第二種Burgers取向差關(guān)系(?60?/?1120)。激光處理后，改性區(qū)的硬度明顯升高，且 MZ范圍內(nèi)的平均硬度高于 SSPTZ。改性區(qū)的深度和寬度隨激光功率