同步辐射高能X射线衍射在材料研究中的应用进展

同步辐射是具有连续光谱宽波段、高通量、低发散度等优点的先进脉冲X射线光源,可用于开展其它光源无法实现的诸多前沿科学研究。第三代同步辐射光源产生的高能X射线,能大幅提高衍射的倒易空间分辨率、穿透深度及时间分辨能力,实现使役条件下工程材料与部件内部多尺度微结构单元的高效原位、精确无损表征。配备满足透射几何条件、能施加多种力物性环境的原位装置,有助于建立多场耦合下材料的跨尺度力学模型。简述了同步辐射高能X射线衍射的基本原理、第三代同步辐射光源的装置与特点,介绍了高能X射线衍射在材料形变行为、相变以及再结晶等领域的研究进展。最后基于国内外先进光源的发展现状,展望了同步辐射高能X射线衍射技术进步的主要方向。

ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢中TRIP效应的同步辐射高能X射线原位研究

利用自制的小型拉伸装置对淬火+回火热处理后的ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢试样进行单轴拉伸变形,使用同步辐射高能X射线衍射技术对钢中逆变奥氏体力学稳定性和相变诱导塑性(transformation induced plastic,TRIP)进行原位研究.结果表明,随着拉伸应力的增加,逆变奥氏体衍射峰积分强度逐渐减弱,逆变奥氏体在变形过程中逐步发生了形变诱导马氏体相变.利用Rietveld全谱精修拟合方法对不同应力状态下的逆变奥氏体相分数进行定量分析,发现逆变奥氏体的形变诱导马氏体相变开始于材料的宏观弹性阶段,并持续至整个塑性变形阶段.通过比较分析不同热处理工艺下逆变奥氏体的形变诱导相变过程和材料的加工硬化行为发现,逆变奥氏体的形变诱导相变的出现增加了马氏体基体的位错密度,导致材料加工硬化指数的提高,有效提高了材料的塑性.