不同層錯能面心立方金屬晶體的疲勞位錯結構及其熱穩(wěn)定性研究.pdf

1、關于層錯能(SFE)對面心立方(FCC)金屬晶體疲勞位錯結構的影響已經(jīng)取得了較為系統(tǒng)的研究結果，但其對疲勞位錯結構熱穩(wěn)定性的影響研究還少見報道。本論文選取了具有明顯不同層錯能的三種FCC金屬晶體(Al、Cu和Cu-16at.％Al)作為研究對象，先進行恒應變幅控制的疲勞試驗，之后在不同溫度下退火處理，利用SEM-ECC和TEM技術對退火前后的微觀結構進行觀察，揭示層錯能對FCC金屬晶體疲勞位錯結構及其熱穩(wěn)定性的影響，為完善低能位錯結構理

2、論提供堅實的實驗基礎。
　　隨著層錯能的升高，F(xiàn)CC金屬晶體疲勞后位錯結構逐漸由典型的平面滑移型向波狀滑移型位錯結構轉變:(1) Cu-16at.％Al合金（低SFE）疲勞后微觀結構主要由初級位錯陣列、平面滑移帶以及大量層錯組成。隨著總應變幅的升高，平面滑移帶逐步發(fā)展為駐留Lüder's帶(PLBs)，堆垛層錯寬度減小，體積分數(shù)增加;(2)[112]取向銅單晶體（中等SFE）的疲勞位錯結構與外加塑性應變幅γpl密切相關，當γpl=

3、3.7×10-4(低于循環(huán)應力-應變(CSS)曲線平臺區(qū)），形成的位錯結構主要為脈絡結構，但同時觀察到了駐留滑移帶(PSB)樓梯結構，這表明PSB的形成是CSS曲線平臺區(qū)出現(xiàn)的必要但不充分條件;當γpl處于平臺區(qū)時，位錯結構由PSB樓梯和基體脈絡兩相結構組成，隨著γpl增大，基體脈絡結構逐漸化為墻結構和少量胞結構，PSB體積分數(shù)逐漸增加;在高于平臺區(qū)的γpl下，出現(xiàn)大量形變帶，帶內(nèi)位錯結構隨著應變幅的升高由墻結構逐漸轉變?yōu)槔L胞結構，最

4、后變?yōu)榈容S胞結構，且胞結構尺寸不斷減小，以承受更高的塑性應變;(3)粗晶純鋁（高SFE）疲勞位錯結構主要為胞結構，胞尺寸隨著外加總應變幅的升高逐漸減小，胞壁逐漸變致密，胞內(nèi)位錯密度下降。
　　對SFE很低的Cu-16at.％Al合金疲勞后分別在300℃、500℃和800℃退火30 min發(fā)現(xiàn)，經(jīng)低、中、高應變幅疲勞至低累積塑性應變量的樣品在300℃和500℃退火后均未發(fā)生明顯的回復現(xiàn)象，而800℃退火后所有樣品發(fā)生了明顯的回復現(xiàn)象

5、，位錯密度嚴重下降。而高應變幅高累積應變量樣品經(jīng)300℃低溫退火時就出現(xiàn)了明顯的回復現(xiàn)象，而且出現(xiàn)了非常細小的回復孿晶，這與初始疲勞位錯結構中層錯的消失有密切的關系。但是，所有疲勞樣品均沒有再結晶發(fā)生。上述結果表明，平面滑移型位錯結構相對穩(wěn)定，其熱穩(wěn)定性與塑性應變幅和累積塑性應變量密切相關，當塑性應變幅和累積塑性應變量較高時會降低疲勞位錯結構發(fā)生回復的溫度。
　　隨著層錯能的增大，位錯交滑移和攀移變得容易，疲勞位錯結構熱穩(wěn)定性逐漸

6、降低。例如，對中等SFE的[112]取向銅單晶體的疲勞后位錯結構分別在250℃和450℃下退火30 min發(fā)現(xiàn)，250℃退火時，只有在較高的應變幅下形成的位錯結構會有輕微的回復現(xiàn)象發(fā)生，而在所有應變幅下均未觀察到再結晶現(xiàn)象。450℃時，所有應變幅下的試樣都發(fā)生了明顯的回復，而且高應變幅樣品(γpl=4.9×10-3和γpl=7.2×10-3)發(fā)生了再結晶，同時還觀察到了不完整的退火孿晶。而高SFE粗晶純鋁疲勞后分別經(jīng)200℃、330℃和