材料变形过程中的原位电子背散射衍射(in-situ EBSD)分析

本文介绍一套既具备电子背散射衍射(EBSD),又具备应力加载功能的分析测试方法,简称原位EBSD。采用该系统能实现对拉伸、压缩、弯曲及剪切变形过程中材料的微观组织演变进行原位跟踪观察;可以分析材料在变形过程中的组织演变过程,获得组织演变的连续性信息,从而对研究材料变形过程中的机理及物理本质提供有力的实验依据。本文还以原位压缩过程中纯镁的微观组织演变的测试与分析为例,说明原位EBSD系统使用方法。

原位背散射电子衍射研究压缩变形过程中AZ31合金的微观组织演变

本文采用原位背散射电子衍射(原位-EBSD)方法研究了AZ31合金在压缩应力下的微观组织演变。结果表明{10 12}[1011]孪生是主要的变形模式。该孪生模式导致了变形后晶体取向发生了明显的转变,由原始取向为其C轴垂直于挤压方向ED的丝织构,转变为其C轴平行于ED及压缩应力方向。同时位错滑移也提供了一定的变形量。AZ31合金中RD和TD织构组分的梯度对于压缩变形条件下的孪生变形没有明显的影响。

Ni-W合金原位拉伸形变的电子背散射衍射分析

采用配置在场发射扫描电镜中的电子背散射衍射仪和应变微拉伸仪,统计分析了Ni-W合金在原位单轴拉伸变形过程中,显微结构、晶界分布、晶粒转动及晶体学取向的变化。在形变(ε=22%)过程中,Ni-9%W合金中的大量晶粒转动,产生滑移,并分为亚晶。应变使大角度晶界的含量增加,挛晶界明显减小,晶粒转动量达15°。立方织构(001)[100]随拉伸形变量的增加而减小。

用于扫描电镜中的新型原位EBSD拉伸系统设计

为了利用扫描电镜实时观测材料的力学性能测试,并对材料进行原位电子背散射(EBSD)实验,设计了一套可用于扫描电镜中的新型原位拉伸装置及上位机控制系统,该装置集成了力传感器与位移传感器,使用两个步进电机驱动两个滚珠丝杠转动,可在扫描电镜中对试样进行拉伸或者压缩。在基于LabVIEW的上位机控制系统中,通过NI数据采集卡采集原位拉伸装置中的各种传感器数据,并使用数据采集卡给步进电机驱动器发送驱动信号来驱动步进电机。利用原位拉伸装置在扫描电镜中进行Inconel 625镍基高温合金的原位拉伸EBSD观测实验。实验结果表明,本装置操控平稳精确,能够在保持拉力的同时提供稳定保载的实验环境,能够进行镍基高温合金的原位拉伸EBSD实验。本装置运行平稳精确,具有较高可靠性,满足在扫描电镜中试件原位拉伸的需求。

扫描电子显微镜及其在石化领域的应用

介绍了扫描电子显微镜的工作原理和仪器结构,综述了扫描电子显微镜作为形貌观察工具在石化领域的应用。分析了扫描电子显微镜结合能谱仪、电子背散射衍射技术、聚焦离子束扫描电子显微镜以及扫描电子显微镜原位技术的特点和优势,并分别介绍了它们在催化剂和材料表征方面的应用,在此基础上,对扫描电子显微镜以及相关新技术的发展趋势和应用前景做出了展望。

高钢级管线钢微观组织特征与强韧性能关系的研究及展望

随着油气管道建设的快速发展,高钢级管线钢强度水平有了显著提高,但是获得优良的强韧性匹配显得尤为重要。影响管线钢强韧性能的主要因素在于其内部微观组织特征。综述了国内外管线钢微观组织特征(晶粒尺寸、非金属夹杂物、带状组织)的研究现状,分析了以往工作在管线钢微观组织特征与强韧性能关系研究的局限性。在此基础上,提出了采用电子背散射衍射技术和原位观测技术,研究了有效晶粒尺寸的表征方法及夹杂物和带状组织的微观力学行为的解决方案,并讨论了该方案的必要性和可行性。

含有限晶粒的微小接头的拉伸变形行为研究

采用了电子背散射衍射技术和在扫描电镜下原位拉神实验手段相结合的方法对Sn3.0Ag0.5Cu/Cu接头在拉力作用下的变形行为进行了研究。首先,利用电子背散射衍射技术分析了接头钎料表面的晶粒分布。其次,在原位拉伸实验中注意观察分析不同晶粒在拉伸过程中的变化。结果表明:试样接头钎料上晶粒个数有限。在拉力作用下,不同的晶粒中激活的滑移系不同,因而其塑性变形行为也不一样,这种不协调的塑性变形导致晶界处易产生裂纹。在变形过程中,钎料会出现动态回复,使晶粒碎化。某些碎化后的晶粒通过扭转使其晶体取向改变,新的取向使其变形变得更容易。这些晶粒会产生很大的塑性变形。

激光粉末床熔融(L⁃PBF)增材制造316L不锈钢制件微观表征和力学性能研究

以激光粉末床熔融(L-PBF)增材制造的316L不锈钢作为研究对象,重点研究了0°和60°两个不同成型方向对打印件显微组织和力学性能的影响,并利用原位电子背散射衍射(EBSD)技术研究了L-PBF 316L不锈钢在拉伸变形过程中组织和晶粒取向的演变过程。研究结果表明:L-PBF增材制造316L不锈钢的显微组织存在孔洞缺陷,在60°成型方向上还存在着鱼鳞状微熔池。成型方向为60°时制件的抗拉强度更高,为(645.61±15.50)MPa,0°成型方向上制件的伸长率更好,为(13.75±0.1)%。在原位拉伸过程中,随着变形量的增加,在0°成型方向上制件表现出更为显著的变化。小角度晶界的占比(体积分数)由38.1%增加到71.6%,α-Fe-BCC占比(体积分数)由0.17%增加到2.21%,平均晶粒尺寸由4.3μm减小到1.4μm,且晶粒内部在拉伸过程中出现了滑移带。在拉伸过程中,当成型方向为0°时,制件晶粒取向由初始的<101>∥Z1逐渐转变为<001>∥X1和<111>∥X1,而当成型方向为60°时,制件初始的<111>∥Z1晶粒取向逐渐转变为<111>∥X1。