初始原子排列对亚晶界湮没影响的晶体相场模拟

【目的】研究初始原子对亚晶界湮没机制的影响。【方法】采用晶体相场模型模拟亚晶界结构在应力作用下的湮没过程,并从位错运动和能量变化角度对湮没过程进行分析,同时讨论初始原子在两晶粒交界处的对齐程度对其后亚晶界湮没的影响。【结果】研究表明,初始晶界原子排列错位1/4晶格常数时,首先位错在晶界处攀移,然后位错同时分离成两个,一个分离出的位错停留于原位,另一个则进入亚晶内部进行攀移和滑移直至相遇湮没,之后原来停留于原位的位错在攀移一段时间后也进入亚晶内部进行攀移和滑移,最终相遇湮没,形成单晶。而初始晶界原子排列错位1/2晶格常数时,湮没过程与初始晶界原子排列错位1/4晶格常数时的情况存在很大的差异。【结论】亚晶界湮没过程中,位错直接进入亚晶内部进行攀移和滑移,位错间发生复杂的相互作用,最终位错全部湮没,形成单晶。同时体系能量将随应力的增加而波动下降,形成4个明显的峰谷。     

高温应变下的亚晶界湮没与位错旋转机制的晶体相场模拟

采用先进的晶体相场模型,分别模拟了不同高温条件下的小角对称倾侧晶界,在施加应变下的晶界分解和亚晶界湮没的过程.研究表明:对于不靠近固-液共存温度的高温(T1)预熔化样品,施加应变下的晶界位错发生滑移运动,生成亚晶界和新的晶粒.随后,具有相反Burgers矢量的位错亚晶界相向运动,新晶粒不断吞噬旧晶粒而长大,最后发生亚晶界相遇湮没,亚晶界和预熔化区域消失,双晶转变为完整单晶.对于靠近固-液共存温度的高温(T2)预熔化样品,在应变作用下,生成的亚晶界相向运动,当接近到一定距离时,形成位错对偶极子,发生亚晶界位错结构二次转换,之后亚晶界运动反向,往回迁移运动,最后与另一列返回的亚晶界相向靠近,相互作用转变成"之"字形的亚晶界,然后湮没消失,整个体系转变为单晶.对于高温T2预熔化亚晶界,在应变作用下,形成位错对偶极子的过程中,偶极子的2个位错对的预熔化区域开始扩张、连通,形成近似棒状区域.这一过程的实质是高温预熔化区内部的原子晶格变软,使得在应变作用下,原子排列可以较容易的发生滑移和扭转变形,发生了不同类型的位错相互作用,出现了位错萌生、形核和增殖,位错分解和湮没等一系列位错反应,由此引起了位错的Burgers矢量方向的改变和亚晶界位错类型交换.     

小角对称晶界及亚晶界湮没过程的晶体相场模拟

【目的】研究六角相的位错相互作用的情况,以揭示其运动及能量变化规律。【方法】采用晶体相场(Phase-Field Crystal,PFC)模型,模拟小角对称双晶所形成的晶界及亚晶界在应力作用下的湮没机制,并从位错运动及能量变化角度分析该机制。【结果】亚晶界运动分为3个阶段:第一阶段是体系能量增加,反映了位错的攀移和滑移过程,以及生成的亚晶界迁移;第二阶段是体系自由能量降低的阶段,反映了亚晶界位错相互之间靠近吸引,发生湮没的过程;第三阶段是重复前两个阶段,最后位错全部湮没消失,形成完整单晶。【结论】PFC模型能较好地用于研究六角相双晶在施加应力作用下由位错形成的晶界(包括亚晶界)的运动。     

工业纯铁中氢扩散及捕获行为研究——Ⅱ.冷变形和退火α-Fe中的氢捕获

用电化学氢渗透技术测量了20—80℃氢在冷变形和退火工业纯铁中的表观扩散系数,用正电子多普勒增宽技术测量了其线形参数.根据Oriani低占据分数(θ_x<<1)模型分析扩散数据得出位错应力场,晶界及亚晶界对氢的捕获能(△Ex)分别是24300±2200J/mol和14400—18100J/mol.冷变形后的α-Fe在低温退火后(变形38%—50%低于450℃,变形13%—25%低于250℃),其主要氢捕获阱是位错,高于上述温度退火后,晶界和亚晶界成为氢的主要捕获阱.     

掺杂钨丝再结晶机理的研究

本文用纯钨丝作对比,利用扫描电镜和透射电镜系统地观察了直径0.28mm掺杂钨丝退火后的显微组织变化过程,测量了再结晶温度、显微硬度、亚晶尺寸和位错密度。结果表明:掺杂钨丝退火时由于成串钾泡的形成,发生了回复、原位再结晶和第二次再结晶;第二次再结晶驱动力为界面能和残留的冷变形贮能。     

1420铝锂合金的温压变形及动态再结晶行为

采用金相、扫描电镜及背反射电子衍射等检测手段，对1420铝锂合金在温压变形时不同变形量的微观组织与织构进行研究。结果表明：在350℃及较高的应变速率ε=6．93s^-1。的变形条件下，1420铝锂合金在变形量为90％时出现粒径d〈5μm的大量细晶组织，发生了动态再结晶；立方取向晶粒的形核与长大均不占优势，再结晶晶粒表现为强烈的形变取向。为此，提出了一种新的粒子激发形核与亚晶倾转形核长大的混合再结晶模式。     

2014铝合金的形变时效处理

采用拉伸实验、透射电镜和光学金相法,研究了固溶处理水淬后较大程度冷变形对2014铝合金时效后组织和性能的影响·结果指出:采用较大变形程度(65%)冷轧,再进行低温短时间时效(160℃,30min),可使2014合金的强度得到显著提高(σb=568MPa),其延伸率(δ=116%)仍不低于常规时效处理(固溶处理,水淬,160℃,12h)的延伸率;经这样冷变形的2014合金,在稍高温度短时间回复处理,将导致时效强化能力显著降低·     

镁合金AZ31动态再结晶行为的取向成像分析

利用背散射电子衍射(EBSD)取向成像技术分析了具有不同初始织构的镁合金AZ31动态再结晶晶粒的取向特征以及与相邻的形变晶粒的取向关系.结果表明:不同初始织构以及不同应变量下动态再结晶新晶粒与形变晶粒的取向都相近,说明动态再结晶以连续方式进行,即亚晶转动方式.随形变量的增加,不同初始织构试样的晶粒都转向基面取向,但菊池带衬度图像显示大的形变晶粒内部很少有亚晶界存在并且菊池带质量高,说明塑性滑移机制仍在起很大作用但在靠近晶界处发生,形变晶粒是通过平行于压缩面方向剪切晶界而逐渐消失的.动态再结晶晶粒与相邻形变晶粒的取向差表明不同初始织构造成不同的取向差,但总的趋势是相同的.