本文選題：鎳鐵基變形高溫合金 + 形變熱處理��； 參考：《上海交通大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：層錯能較低的面心立方結(jié)構(gòu)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(kuò)展等性能。而且退火孿晶界兩側(cè)晶粒具有特殊的位向關(guān)系,能阻礙位錯滑移,具備作為一種強(qiáng)化機(jī)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(jī)理及其影響因素,研究退火孿晶界對合金變形行為和力學(xué)性能的影響對退火孿晶界的應(yīng)用具有重要意義。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(yù)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(yīng)變速率下的變形行為,研究了“鋸齒”流變的形成機(jī)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(jī)理,以及形變熱處理工藝,合金組織與力學(xué)行為之間的內(nèi)在聯(lián)系。主要得到以下的研究結(jié)果:透射電子顯微鏡分析結(jié)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(dǎo)致退火孿晶界上出現(xiàn)大量a/6112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(yīng)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(tuán)簇”退火孿晶界;在再結(jié)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過程,揭示了控制退火孿晶界形成機(jī)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(yù)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(jìn)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,孿晶界密度隨預(yù)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(dǎo)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(shí)退火孿晶界的生長“意外”機(jī)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(shí)驗(yàn)之間的誤差,提高模型預(yù)測退火孿晶界密度演變的準(zhǔn)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(yīng)變時效,導(dǎo)致C類型“鋸齒”流變出現(xiàn),與激活能計(jì)算得到的結(jié)果一致,而且固溶原子與滑移位錯的交互作用導(dǎo)致平均應(yīng)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(yīng)力越容易在孿晶界附近集中和改變合金的應(yīng)變速率,導(dǎo)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(guān)系,在拉伸過程中,能阻礙位錯滑移,導(dǎo)致位錯在孿晶界面上發(fā)生非平衡分解,從而提高合金強(qiáng)度和平均應(yīng)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(fù)面影響。退火孿晶界對鎳基變形合金性能的貢獻(xiàn)隨拉伸溫度的升高和應(yīng)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(yīng)變速率時,退火孿晶界對鎳基變形合金性能的貢獻(xiàn)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。因此退火孿晶界在鎳基變形合金中具有成為一種強(qiáng)化機(jī)制的潛力。
[Abstract]:In this paper , the effects of annealing twin boundaries on the deformation behavior and mechanical properties of annealed twin boundaries are studied . The results show that the grain size and the strain rate of the annealed twin grain boundaries can be reduced by adding a Pande model to the formation of the annealed twin boundaries . The higher the tensile strength and the strain rate of the annealed twin grain boundaries , the higher the tensile strength and the average strain hardening rate .
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG132.3;TG156

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本文編號：1941122