純鐵定向凝固織構(gòu)及相變織構(gòu)研究.pdf

1、多晶材料的力學(xué)性能與物理性能與材料中的晶粒取向分布密切相關(guān)。認(rèn)識(shí)各種加工條件下晶體學(xué)擇優(yōu)取向或織構(gòu)的演變，對(duì)于優(yōu)化加工工藝，預(yù)測(cè)及提高產(chǎn)品性能至關(guān)重要。擇優(yōu)取向或晶體學(xué)織構(gòu)強(qiáng)烈影響材料的各向異性，它通常是機(jī)械變形與熱處理產(chǎn)生的結(jié)果。大量的研究表明，在許多金屬或非金屬材料及其化合物的定向凝固過程中，材料通過晶體競爭生長的方式形成強(qiáng)織構(gòu)；由于不同的凝固熱參數(shù)和材料本身的結(jié)晶學(xué)各向異性，定向凝固中的擇優(yōu)取向或織構(gòu)類型呈現(xiàn)出多樣化。雖然如此，尚

2、鮮有關(guān)于定向凝固中的相變織構(gòu)的報(bào)道。應(yīng)當(dāng)指出，相對(duì)于通常同時(shí)包含了相變織構(gòu)與形變織構(gòu)或再結(jié)晶織構(gòu)的壓力加工過程，利用定向凝固加工過程形成的織構(gòu)來研究相變織構(gòu)將更加簡潔，這是因?yàn)楹笳叩目棙?gòu)形成過程未引入通常意義下的應(yīng)力或回復(fù)力，故剔除了形變織構(gòu)或再結(jié)晶織構(gòu)的影響。實(shí)踐中，定向凝固經(jīng)常被用作制備各種結(jié)構(gòu)材料和功能材料的重要手段。在這些材料中，立方結(jié)構(gòu)材料的定向凝固相變織構(gòu)的研究就顯得相對(duì)簡化，同時(shí)不失去其一般的意義。 在本研究中，以

3、電工純鐵為原材料，通過高速凝固法（HRS法）和區(qū)域熔化液態(tài)金屬冷卻法（ZMLMC法），制備了研究試樣。用宏觀分析、金相顯微分析及X射線衍射分析三個(gè)不同的層次檢驗(yàn)和分析了定向凝固狀態(tài)。結(jié)果顯示，抽拉速率為100μms-1的HRS法制備的試樣定向效果不好，而抽拉速率為15μms-1的ZMLMC法制備的試樣定向效果好。金相顯微分析定向效果好的試樣，顯示大量沿凝固方向整齊排列的柱狀晶，成分過冷致使柱狀晶又分叉形成的羽毛狀枝晶組織。鑒于電工純鐵通

4、常被用作軟磁材料，本研究對(duì)比測(cè)試了定向凝固試樣、未定向凝固試樣及熱軋電工純鐵制成的環(huán)狀磁體的軟磁性能，結(jié)果顯示定向凝固試樣的最大磁導(dǎo)率明顯高于另外的兩種試樣，同時(shí)矯頑力低于另外兩種試樣。 人們已經(jīng)熟知，鐵合金的固態(tài)相變?cè)谀赶嗯c產(chǎn)物相之間存在某種特定的取向關(guān)系，比如Bain關(guān)系，K-S關(guān)系或者西山關(guān)系。當(dāng)母相中有擇優(yōu)取向或織構(gòu)時(shí)，織構(gòu)將被產(chǎn)物相以特定的方式繼承。定向凝固的純鐵相變后，利用附帶二維面探測(cè)器的X射線衍射儀在室溫下測(cè)出了

5、顯著的織構(gòu)，即{110}<001>織構(gòu)。但高溫相的織構(gòu)狀態(tài)卻幾乎無法測(cè)量，原因是高溫下衍射的背底輻射太高。為了確定相變的取向關(guān)系，將織構(gòu)試樣加熱至奧氏體區(qū)后水淬，在透射電子顯微鏡下觀察并確定α相與γ相的取向關(guān)系為(02_2)γ//(_200)α，[011] γ//[011] α及(_11_1)γ//（10_1）α，[220] γ//[111] α；采用逆向推理的方法，從實(shí)測(cè)α相的織構(gòu)取向經(jīng)相變?nèi)∠蜃儞Q推導(dǎo)出定向凝固純鐵的高溫γ相與δ相的