密排六方金屬中變形孿晶精細(xì)結(jié)構(gòu)及孿生行為的透射電鏡研究.pdf

1、以鎂、鈦及其合金為代表的密排六方金屬材料在航天、航空及汽車領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。由于缺少足夠的滑移系，變形孿晶在該類金屬材料室溫變形過程中扮演著非常重要的角色，同時也是影響密排六方金屬加工、成型性能的主要因素之一。因此，全面、深刻的認(rèn)識和理解變形孿晶的結(jié)構(gòu)特征、形核和長大機(jī)制及變形孿晶與晶體缺陷之間相互作用的微觀機(jī)理，對于設(shè)計(jì)、改善與開發(fā)性能更為優(yōu)越的密排六方結(jié)構(gòu)金屬材料具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本論文以 AZ31鎂合金

2、、純鈷和純鈦為研究對象，綜合采用透射電子顯微鏡(TEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)等表征技術(shù)手段，對這三種典型六方金屬材料中變形孿晶的界面精細(xì)結(jié)構(gòu)及變形孿晶與晶體缺陷之間的交互作用進(jìn)行系統(tǒng)研究，并結(jié)合經(jīng)典位錯理論對相關(guān)晶體學(xué)特征及微觀組織結(jié)構(gòu)演變規(guī)律進(jìn)行分析和探討。研究結(jié)果表明：
　　①{10-12}拉伸孿晶界面由平行于晶體學(xué)上的{10-12}錐面界面({10-12}CTB)和基面-柱面(BP or PB)界面構(gòu)成。{1

3、0-12}變形孿晶尖端界面甚至可以僅由BP和PB界面組成。BP和PB界面上存在臺階狀界面缺陷。BP和PB界面的存在使得在低倍條件下觀察到的{10-12}變形孿晶界面和晶體學(xué)上的{10-12}變形孿晶界面出現(xiàn)偏離，偏離程度取決于{10-12}CTB界面、BP和PB界面的長度和各自所占的比例。{10-12}變形孿晶界面的這種特征并不依賴于具體的材料和變形條件，是{10-12}變形孿晶的一種內(nèi)在本質(zhì)特征。
　　②{10-13}壓縮孿晶界

4、面由平行于晶體學(xué)上的{10-13}錐面界面({10-13}CTB)和基面-{10-11}錐面(BPy or PyB)界面構(gòu)成。BPy和PyB界面的存在導(dǎo)致在低倍條件下觀察到的{10-13}變形孿晶界面和晶體學(xué)上的{10-13}變形孿晶界面出現(xiàn)偏離。偏離程度取決于{10-13}CTB界面、BPy和PyB界面的長度和各自所占的比例。同樣的界面特征也出現(xiàn)在{10-11}壓縮孿晶系統(tǒng)中。
　?、踸10-11}壓縮孿晶界面和{10-13}壓

5、縮孿晶界面可以出現(xiàn)在同一孿生系統(tǒng)中。晶體學(xué)上，{10-11}孿晶界面和{10-13}孿晶界面互為共軛孿生剪切面，如果以{10-11}孿晶界面為第一不畸變平面，那么{10-13}孿晶界面便為第二不畸變平面，反之亦然。因此，二者在合適應(yīng)力條件下可出現(xiàn)在同一孿生系統(tǒng)中。
　?、芄瞇11-20]晶帶軸的不同{10-12}孿生變體發(fā)生碰撞后，交互作用界面呈現(xiàn)出四種界面結(jié)構(gòu)特征：1)基本平行于兩孿生變體中基面的BB型界面；2)基本平行于兩孿生

6、變體中柱面的PP型界面；3)基本平行于兩孿晶變體中(10-1-2)面的TB14型面；4)由多個高晶面指數(shù)界面組成的特殊界面（該界面無簡單晶體學(xué)取向關(guān)系）。在原子尺度上，交互作用界面與{10-12}變形孿晶中的BP或是PB界面直接相連。BP和PB界面上缺陷的相互作用和在后續(xù)變形過程中界面位錯的重組可能是導(dǎo)致這四種界面形成的主要原因。
　?、輠10-12}拉伸孿晶和{10-11}壓縮孿晶內(nèi)部均存在著大量的基面層錯結(jié)構(gòu)，其中既包括第一種

7、類型的層錯（外稟層錯）又存在第二種類型的層錯（內(nèi)稟層錯）。孿晶內(nèi)部層錯密度要高于基體中的層錯密度。層錯條紋始終與臺階狀孿晶界面相連，或是兩端同時連接著孿晶界或是一端連接著孿晶界而另一端終止于孿晶內(nèi)部?；w中位錯與孿晶界的相互作用和后續(xù)孿晶界面的遷移可能是誘發(fā)孿晶內(nèi)部層錯結(jié)構(gòu)形成的主要原因。
　?、迣?shí)際變形孿晶（包括{10-12}拉伸孿晶、{10-11}壓縮孿晶和{10-11}-{10-12}二次孿晶）界面兩邊的晶格取向差角會偏離理