多晶純鈷在動態(tài)塑性變形后的退火組織及變形孿晶研究.pdf

1、本論文以具有密排六方結(jié)構(gòu)(HCP)的純鈷樣品為研究對象，首先利用X射線衍射(XRD)、電子背散射衍射(EBSD)和透射電子顯微鏡(TEM)對純鈷樣品在動態(tài)塑性變形(DPD)后的退火組織進(jìn)行了詳細(xì)地表征和分析；用EBSD和高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)表征了在變形過程中產(chǎn)生的變形孿晶，并與準(zhǔn)靜態(tài)壓縮變形(ND)形成的變形孿晶進(jìn)行對比研究；利用位錯分解的理論對DPD過程中產(chǎn)生的變形孿晶的形成機(jī)制進(jìn)行了模擬研究。
　　 對樣品DP

2、D后的退火組織進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：
　　 (1)鈷從高溫FCC相向低溫HCP相轉(zhuǎn)變時相變沒有全部完成，室溫下仍存在少量的FCC結(jié)構(gòu)，約占8.5％。殘留的FCC結(jié)構(gòu)與HCP結(jié)構(gòu)滿足SN(Shoii-Nishiyama)的取向關(guān)系，即{111}FCC||{0001}HCP；<110>FCC||<1120>HCP。
　　 (2)殘留的FCC結(jié)構(gòu)的晶粒中發(fā)現(xiàn)存有∑3晶界，這種晶界是由于FCC結(jié)構(gòu)的晶粒在退火過程中高角度隨機(jī)自由晶界快速

3、遷移導(dǎo)致。
　　 (3)873K溫度下退火后，在HCP結(jié)構(gòu)的晶粒中發(fā)現(xiàn)大量71.4°/<1120>特殊晶界，這種晶界的形成原因與FCC結(jié)構(gòu)的晶粒中∑3晶界的形成原因不同，是由FCC→HCP馬氏體相變導(dǎo)致，這種孿晶是相變孿晶。
　　 對樣品DPD后的微觀組織隨著變形量的增加產(chǎn)生的變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)：
　　 (1)隨著變形量增加，晶粒內(nèi)部的層錯附近出現(xiàn)錐面<1123>型位錯，這些位錯的產(chǎn)生會使樣品在TEM測試時發(fā)生

4、透射束和二次衍射束的相互干涉，從而形成莫爾條紋。同時，這種位錯的出現(xiàn)表明，純鈷在DPD過程中啟動了{(lán)1011}<1123>滑移系統(tǒng)，這種滑移系統(tǒng)的啟動，能夠更好地調(diào)節(jié)鈷的塑性變形。
　　 (2)隨著變形量的增大，各種變形孿晶界長度的相對百分含量發(fā)生變化。{1012}和{1121}兩種拉伸孿晶的孿晶界長度相對百分含量隨著變形量的增大急劇減少。{1122}、{1011}和{1013}三種壓縮孿晶，其孿晶界長度的相對百分含量隨著變形量

5、的加大都有不同程度的增加。兩種二次孿晶界長度的相對百分含量沒有明顯的變化。
　　 對樣品DPD后形成的孿晶形式及與ND后形成的孿晶形式對比研究發(fā)現(xiàn)：
　　 (1)鈷在DPD和ND過程中都會產(chǎn)生七種變形孿晶，分別是兩種拉伸孿晶{1012}、{1121}，三種壓縮孿晶{1122}、{1013}、{1011}，和兩種二次孿晶{1011}-{1012}、{1013}-{1012}。{1121}拉伸孿晶在DPD過程中更容易產(chǎn)生。<

6、br>　　 (2)鈷在DPD和ND過程中，同一個晶粒內(nèi)部會產(chǎn)生多種變形孿晶，具體的孿晶形式與初始晶粒的取向有關(guān)。當(dāng)初始晶粒的c軸與加載方向幾乎垂直時，變形過程中此晶粒只產(chǎn)生拉伸孿晶。當(dāng)初始晶粒的c軸與加載方向呈一定角度(如65°)時，晶粒在變形過程中會同時產(chǎn)生拉伸孿晶和壓縮孿晶，甚至可能產(chǎn)生二次孿晶。
　　 (3)鈷在DPD過程中產(chǎn)生的幾種變形孿晶的孿晶界特征不同：其中{1012}變形孿晶的孿晶界呈現(xiàn)出曲折現(xiàn)象，這些曲折的地方

7、是由于孿晶界出現(xiàn)的臺階導(dǎo)致，這些臺階的高度從一個原子層到十幾個原子層不等，這些臺階造成了{(lán)1012}變形孿晶界的不連續(xù)性；鈷在DPD過程中產(chǎn)生的{1121}孿晶界的形貌與{1012}孿晶界不同，沒有出現(xiàn)臺階，而是一條連續(xù)筆直的晶界；{1011}變形孿晶在動態(tài)塑性變形過程中也會因為Zonal位錯的原因產(chǎn)生臺階，而且，在{1011}孿晶界附近發(fā)現(xiàn)有<1123>位錯，說明DPD可以使鈷的{1011}<1123>滑移系統(tǒng)和{1011}<1012

8、>孿生系統(tǒng)雙重啟動，從而更有利地在c軸方向發(fā)生塑性變形。
　　 對純鈷在變形過程中產(chǎn)生的變形孿晶的形成機(jī)制模擬時發(fā)現(xiàn)，位錯分解在變形孿晶的形成過程中起了重要作用。在加載應(yīng)力下，全位錯AB在{211l}晶面和{101l}晶面分解形成不同的孿生位錯、不可滑移不全位錯和可滑移的不全位錯。其中，不可滑移不全位錯會釘扎在兩個孿生面之間，可滑移不全位錯在加載應(yīng)力下在(0002)面上滑移導(dǎo)致孿晶界的增長，孿生位錯則可在加載應(yīng)力下造成孿生剪切或