Estimation of stored energy in deformed metals from EBSD data sets

A number of methods for estimating the stored energy of deformation from EBSD data have been examined.The methods are illustrated here using samples of AA1100 deformed to strains of εvM=2.4 and εvM=4.0 using the accumulative roll bonding process.A qualitative method,based on pattern contrast,reveals some aspects of local differences in stored energy in the deformed samples.Quantitative methods where the stored energy is estimated through the use of the Read-Shockley equation have also been examined.A special mean misorientation angle is developed to take account of nonlinearity of the Read-Shockley equation.Two approaches have been considered.One is based on subgrain reconstruction and the other is based on misorientation angles taken directly from an orientation map.Calculations show that the subgrain method is particularly sensitive to orientation noise in the data and care must be taken when using this method.

Thermally-triggered grain boundary relaxation in a nanograined Ni-Mo-W alloy

Conventionally,nanograined metals and alloys can be stabilized through segregating foreign elements at grain boundaries(GBs).Yet such an effect may be offset by formation of second phase at elevated temperatures.In this paper,by introducing minor W into a binary Ni-Mo alloy,we found precipitation of intermetallic phases was suppressed,enhancing thermal stability of the nanograined structure.Characterized faceted GBs and a high-fraction ofΣ3 coincidence site lattice(CSL)boundaries illustrate that GB structures are relaxed by formation of copious annealing twins.Adding W reduces stacking fault energy of the solid solution and facilitates the thermally-triggered GB relaxation.Suppressed precipitation of the intermetallic phases may be attributed to depletion of solutes at relaxed GBs.

金属纳米晶粉体材料中的不连续晶粒长大

采用高能球磨法制备了Co纳米晶粉体,平均晶粒尺寸为(17±3)nm。设计了一系列宽温度范围的退火实验,考察纯Co纳米晶粉体的晶粒长大行为。实验发现,低温区和高温区的晶粒长大动力学有明显差异,而在中温区出现不连续晶粒长大特征。高分辨透射电镜观测表明:在低温区,纳米晶中存在较大比例的小角度纳米晶界,而在高温区则基本为典型的大角度晶界。结合纳米晶热力学计算和DSC分析,认为纳米晶粒在中温区的突发迅速长大是由残余储存能作为附加驱动力激发的动力学过程,其主导机制是通过相邻小角度位向差的纳米晶粒的转动而实现晶粒快速粗化。

金属纳米晶热稳定性和晶粒长大行为的研究

推导出了金属纳米晶界的基本热力学函数,模拟计算了金属纳米晶界的吉布斯自由能随晶界过剩体积和温度的变化规律。以铜纳米晶材料为例,应用纳米晶热力学模型预测了纳米晶组织的热稳定性及纳米晶粒长大行为。将纳米晶界的热力学函数引入元胞自动机仿真算法,利用计算机模拟研究了金属纳米晶的变温晶粒长大过程。实验证实铜纳米晶粒长大的动力学特征符合纳米晶热力学模型的计算预测结果。

镍基高温合金低能孪晶界密度与热塑性变形参数的响应关系

为深入理解甚至描述热塑性变形过程中低能孪晶界密度(BLDΣ3n)的演化,建立以平均晶粒尺寸和储能为变量的改进孪晶密度模型。对于Nimonic 80A高温合金,在温度范围1273~1423 K、应变速率范围0.001~10 s−1下进行等温压缩和EBSD实验,基于EBSD数据统计的晶粒尺寸和BLDΣ3n结果对其孪晶密度模型进行求解。通过建立等高线叠加图,揭示BLDΣ3n与晶粒尺寸和储能随温度和应变速率变化的对应关系。结果表明,BLDΣ3n随储能的增加和晶粒尺寸的减小而增大;高的BLDΣ3n和细晶组织对应较低的温度和较高的应变速率。这种对应关系最终可以用Nimonic 80A合金改进孪晶密度模型表示,该模型的预测容差为2.8%。

基于选择形核和选择生长理论的铝板再结晶织构形成机制(英文)

研究不同纯度和初始织构铝板经95%冷轧后的再结晶织构。分析回复程度和杂质钉扎效应对退火过程中定向形核和选择生长行为的影响。在初次再结晶的开始阶段,若变形基体内有效驱动力不是特别高,在不缩短形核周期的情况下,通常会有定向形核行为出现。若温度不是特别高以致与基体保持约40°〈111〉取向差关系的晶粒有充分的时间优先长大,则也会出现选择性生长,此时也需使有效驱动力有所降低。借助控制初始织构或用回复程度和钉扎效应调整有效驱动力可以改变再结晶织构。

冷轧高纯钽板退火过程中微观组织及织构演变的梯度效应

本研究综合采用电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)和显微硬度等技术,系统研究了87%周向轧制钽板在1 323K下经5min、10min、30min、60min、90min和120min退火后沿厚度方向的显微组织演变规律。实验结果表明,中心区域的形变组织率先产生再结晶晶核且该区域的形核过程主要由大角度晶界形核机制主导,而近表面区域的形核则由亚晶形核机制发挥主要作用。其次,中心区域比近表面区域表现出更快的再结晶动力学,再结晶完成后,中心{111}〈uvw〉织构(〈111〉∥ND(板法向))强度高,而近表面{100}〈uvw〉织构(〈100〉∥ND)强度相对较高。变形钽板中心区域的{111}〈uvw〉织构强度高,储存能高且晶粒内部分裂严重,所以较早发生再结晶;而近表面区域{100}〈uvw〉织构强度高且晶粒内部分裂程度相对较小,储存能低,使得回复孕育期较长。由此导致再结晶组织和织构沿厚度方向上产生梯度效应。

基于晶格储存能的航空铝合金腐蚀行为研究

采用多种电子显微技术对AA2024-T3航空铝合金的局部腐蚀行为进行研究。结果表明:AA2024-T3铝合金的局部腐蚀主要以晶间腐蚀的形式出现,相对于晶界沉淀相,晶格储存能更为显著地影响晶间腐蚀的发展,促使其优先发生在晶格储存能更高的晶粒周围。研究结果有助于提高对航空铝合金晶间腐蚀机理的认识,并为航空铝合金的设计提供理论指导,对保障航空安全具有重要意义。

多向锻造纯钨形变储存能及动态再结晶行为分析

对纯钨烧结体进行多向锻造试验,运用OM和DSC分析了纯钨多向锻造组织演化规律及形变储存能的变化,结合XRD、EBSD对纯钨形变储存能的来源及动态再结晶行为进行了研究。结果表明:多向锻造后纯钨内部孔隙明显减少,热变形过程中的动态再结晶导致晶粒显著细化,变形后保留在晶粒及亚晶内部的高密度位错结构导致形变储存能的增加,再结晶晶粒主要沿能量较高的晶界及晶界交汇处分布,其动态再结晶机制为形变诱导晶界迁移机制与亚晶粗化及晶粒机械破碎的混合机制,多向锻造后纯钨再结晶温度基本不变,材料热稳定性有所提高。