一種鎳鐵基變形高溫合金中退火孿晶界的演變與力學行為.pdf

1、層錯能較低的面心立方結構金屬和合金經(jīng)變形后，在退火過程中會形成大量退火孿晶界。與普通高角度界面相比，退火孿晶界由于原子排列規(guī)則，畸變小，界面能低以及出色的穩(wěn)定性，能提高材料的抗氧化、抗腐蝕、抗裂紋擴展等性能。而且退火孿晶界兩側晶粒具有特殊的位向關系，能阻礙位錯滑移，具備作為一種強化機制的潛力。因此研究退火孿晶界在形變熱處理過程中的演變、形成機理及其影響因素，研究退火孿晶界對合金變形行為和力學性能的影響對退火孿晶界的應用具有重要意義。

2、r>　　本論文采用不同形變熱處理工藝制備了多種退火態(tài)的鎳基變形合金，系統(tǒng)地研究了形變熱處理合金中孿晶界含量隨預變形量、退火溫度和退火時間的演變規(guī)律，揭示了控制退火孿晶界形態(tài)和含量的因素。根據(jù)退火孿晶界的演變規(guī)律，制備了孿晶界密度不同的合金試樣，觀察了合金在不同溫度和應變速率下的變形行為，研究了“鋸齒”流變的形成機理、類型及其影響因素。討論了晶粒尺寸對“鋸齒”流變的影響。研究了不同條件下退火孿晶界對合金性能的影響及其機理，以及形變熱處理工

3、藝，合金組織與力學行為之間的內(nèi)在聯(lián)系。主要得到以下的研究結果：
　　透射電子顯微鏡分析結果表明，合金在變形過程中，位錯與合金中退火孿晶界的相互作用，導致退火孿晶界上出現(xiàn)大量 a/6<112>不全位錯，致使連續(xù)界面(晶界和退火孿晶界)逐漸演變?yōu)椴贿B續(xù)界面；在隨后的去應力退火過程中，具有特殊位向界面的分解和快速遷移，促使孿晶界形核和生長，最終形成“團簇”退火孿晶界；在再結晶退火過程中，形成直線/直線狀退火孿晶界。闡述了退火孿晶界的形成

4、過程，揭示了控制退火孿晶界形成機理和形態(tài)的因素。
　　通過單個晶粒內(nèi)孿晶界密度和晶粒尺寸分布的分析可知，大預變形量和高退火溫度能降低孿晶界在退火過程中形成的臨界值，促進孿晶界的形成，同時有利于改善合金中晶粒尺寸分布，是影響形變熱處理合金中退火孿晶界密度的主要因素，能控制退火孿晶界含量：在相同形變熱處理合金中，退火孿晶界密度隨晶粒尺寸的增加先增加至最大值，然后隨晶粒尺寸的繼續(xù)增加而逐漸降低；在具有相同晶粒尺寸分布的合金中，孿晶界密度

5、隨預變形量的增加和退火溫度的升高而增加。
　　在高溫退火過程中，第二相粒子的溶解導致低溫時被第二相粒子釘扎的晶界快速遷移，有利于退火孿晶界的形成，提高退火孿晶界密度，證實退火孿晶界的生長“意外”機制的正確性。另外將退火孿晶界的形成臨界值加入Pande模型，能降低模型與實驗之間的誤差，提高模型預測退火孿晶界密度演變的準確性，有利于退火孿晶界密度的調(diào)整和控制。
　　高溫拉伸時，合金中置換型固溶原子的應變時效，導致C類型“鋸齒”流

6、變出現(xiàn)，與激活能計算得到的結果一致，而且固溶原子與滑移位錯的交互作用導致平均應變硬化率增加。低溫拉伸時，合金是否出現(xiàn)“鋸齒”流變主要依賴于晶粒尺寸和退火孿晶界密度。大晶粒合金中與單個晶粒相鄰的晶粒數(shù)目越少，界面越能阻礙滑移帶的滑移，應力越容易在孿晶界附近集中和改變合金的應變速率，導致合金出現(xiàn)A類型“鋸齒”流變行為，反之則不易出現(xiàn)“鋸齒”流變。
　　退火孿晶與基體的特殊位相關系，在拉伸過程中，能阻礙位錯滑移，導致位錯在孿晶界面上發(fā)生

7、非平衡分解，從而提高合金強度和平均應變硬化率；然而一旦相鄰孿晶內(nèi)的滑移系被激活，位錯將能在孿晶內(nèi)的共軛滑移面上滑移，從而降低孿晶界對合金拉伸延伸率的負面影響。
　　退火孿晶界對鎳基變形合金性能的貢獻隨拉伸溫度的升高和應變速率的降低而降低，然而其降低速率較小，而且即使在高溫低應變速率時，退火孿晶界對鎳基變形合金性能的貢獻仍占據(jù)重要地位。另一方面，形變熱處理鎳基變形合金中退火孿晶界的形態(tài)和含量可以通過形變熱處理工藝來控制和提高。因此退