外加应力下Ni_2MnGa合金中马氏体孪晶变体再取向动力学的相场模拟

利用相场方法研究Ni2MnGa形状记忆合金中不同连续拉应力方向马氏体孪晶变体的再取向动力学。模拟结果表明:施加应力方向决定体系演化的最终结构和演化路径,沿[100]和[110]方向施加应力分别得到单变体和双变体,而沿[111]方向施加应力,体系依然保持为3种变体。计算了相应的与界面动力学因子和切变模量相关联的孪晶化应力,计算结果与实验结果接近。加载和卸载后2种变体和3种变体之间的组织转化具有可逆性。

液氮温度下纯Ti动态塑性变形中的孪晶变体选择

在液氮温度下对商用纯Ti进行了动态塑性变形(DPD),利用电子背散射衍射(EBSD)技术观察变形前后微观组织的变化,分析孪生对变形前后Schmid因子(m)的影响,提出一种多晶纯Ti孪晶变体的选择机制。结果表明,经过液氮温度DPD后,纯Ti中出现高密度初级孪晶,并伴有二级孪晶和双孪晶;孪晶形成后,基面滑移的m发生明显改变,大量晶粒的m靠近0.5;在原有滑移和孪生匹配关系的几何相容因子(m')和相邻晶粒的Schmid因子(m1)基础上提出了新的参数取向相容因子ω(ω=m_(1)·m')作为孪晶变体的选择依据,并定量分析了多晶纯Ti塑性变形过程中的孪晶变体。发现ω决定了多晶纯Ti孪晶变体的选择,同时发现相邻晶粒锥面滑移在促进孪晶变体启动中起主要作用。

AZ31镁合金变路径压缩的力学性能和孪晶机制

对AZ31镁合金轧制板材进行变形方向依次为轧向(RD)、横向(TD)、轧向和横向的变路径压缩实验,研究变形过程中的力学性能,并采用电子背散射衍射(EBSD)观察上述变形过程中晶粒取向变化,分析孪晶变体的启动情况。结果表明:在变路径压缩过程中,各路径压缩过程依次对应拉伸孪晶、二次孪晶、解孪晶和拉伸孪晶的微观变形机制,首次变形所产生的预应变提高后续变形中孪晶形核启动力,使后续变形过程的屈服强度大幅增加。二次孪晶的启动遵循Schmid定律,孪晶变体启动的选择性倾向明显,由t1或t5变体来完成二次孪晶。

钇含量在挤压Mg−Y板材拉伸/压缩变形下孪生行为中的作用

研究Y含量对挤压Mg−xY(x=0.5,1,1.5,质量分数,%)板材在沿挤压方向单轴拉伸和压缩下的晶粒尺度孪生行为的影响。基于电子背散射衍射(EBSD),获得大量数据(包括2691个晶粒和977个孪晶),并对其运用自动孪晶变体分析方法。结果表明,无论拉伸还是压缩,都是{1012}拉伸孪晶(TTW)主导变形,并出现大量反常孪生行为(施密特因子(m)<0)。反常孪生行为在拉伸下随着Y含量增加更加明显,表明更高含量的Mg−Y合金中孪生变体选择更加随机。然而,在压缩下依赖于Y含量的反常孪生行为是相反的。研究还发现,反常拉伸孪晶的比例在拉伸和压缩下分别与相应母晶粒中基面和柱面滑移的最大施密特因子(m_(max))密切相关,表明当前Mg−Y合金中孪生和滑移或许有着密切联系。

压下量对WE43镁合金变形机理和孪生行为的影响

研究最后一道次压下量对铸态WE43镁合金在480℃直接热轧过程中位错滑移和孪生行为的影响。结果表明,在480℃轧制时柱面<á>滑移始终是主要的滑移模式。另外,不同压下量下激活的孪生类型不同。较小的压下量(2%)下激活的主要是{1012}拉伸孪生,而在较大的压下量(12%和20%)下激活的主要是{1011}压缩孪生和{1011}−{1012}二次孪生。Schmid因子计算表明,{1012}孪晶变体选择遵循Schmid定律,而{1011}孪晶变体选择不遵循Schmid定律。即使单道次压下量达到20%也几乎没有发现动态再结晶晶粒,这可能是因为没有达到动态再结晶所需要的变形量。

轧制纯Mg板材压缩变形机制的统计研究

基于EBSD和滑移迹线分析,在晶粒尺度上对轧制纯镁板材室温压缩过程中的滑移/孪生激活规律以及他们之间的交互作用进行统计研究(~400个晶粒)。10%变形后的结果表明,基面滑移(89%)是主要的滑移模式,所有鉴别出来的363个孪晶为拉伸孪晶。上凹形的应力-应变曲线表明变形由孪生主导,高的孪生面积分数(41%)进一步验证上述结论。大多数孪晶变体(79%)遵循施密特定律,孪晶转移与Luster-Morris参数(m’)并没有很好的相关性,然而大多数孪晶转移(82%)表现出较大的归一化施密特因子(m)和m’值。在孪晶内观察到滑移系的激活且符合施密特定律。此外,还观察到滑移迹线穿过孪晶界的现象。对m统计分析表明,孪生激活与柱面滑移密切相关。

单轴拉伸与压缩加载下AZ31镁合金单晶的各向异性塑性行为(英文)

为研究HCP结构单晶在塑性变形中的变形孪晶和塑性各向异性,采用基于晶体塑性本构理论的有限单元法,建立包含滑移与孪生变形机制的晶体塑性本构关系,发展了以应力作为自变量的牛顿-拉普森迭代方法,通过已有文献的试验数据验证模型的有效性,并利用此模型模拟AZ31单晶体在4种(即沿〈2110〉,〈0110〉,〈0001〉和〈0111〉方向)拉伸与压缩变形路径下的塑性变形行为,并获得了相应加载路径下的应力-应变关系曲线。数值计算结果表明,在不同加载路径下该模型可用于预测滑移系或孪生系的活动情况,以及描述孪生变体的活动数量、主要孪生变体和孪生交叉类型。由于机械孪晶具有的极性性质及其在材料非弹性变形中的重要作用,单晶材料表现出显著的各向异性与非对称性。

AZ31镁合金微结构关联的孪生形核与长大统计分析

为了揭示金属镁合金晶粒大小、晶向及晶界倾角等微结构与孪生形核及长大之间的关联性,通过EBSD技术获取大量诸如晶粒尺寸、晶向及晶界倾角等微结构以及晶内孪生形核数、孪晶厚度等数据进行统计分析。对应变为4.9%的镁合金微结构的统计分析表明:晶粒大小、晶界倾角等微结构分布基本符合概率函数Weibull分布特征;大晶粒、高Schmid因子、小角度晶界有利于孪生形核,而孪晶长大对微结构的敏感度较弱;不是所有高Schmid因子的孪生变体都能够形核长大。由对孪生形核与长大随应变递增的演化分析结果可推测:相同晶粒内,不同位置对孪晶变体的形核强度有显著影响,很显然存在其他晶内微结构如缺陷、位错密度等对孪生形核产生重要影响;然而孪晶长大更多地受到晶内存在的孪生形核数和孪晶变体类型数量的强烈影响。本工作可为发展孪生形核长大与微结构的数学关系提供试验依据。

AZ31镁合金变路径压缩过程中解孪晶行为分析

对AZ31镁合金轧制板材进行RD-ND-RD-ND(RD-rolling direction,轧向;ND-normal direction,法向)的变路径压缩实验,研究了变形过程中的力学性能,并采用EBSD技术跟踪了上述变形过程中晶粒取向变化,分析了孪晶变体的启动情况。结果表明,在变路径压缩过程中,依次对应{10 12}拉伸孪晶-{10 12}解孪晶-{10 12}拉伸孪晶-{10 12}解孪晶的微观变形机制。首次解孪晶使屈服强度下降明显,而后续的孪晶和解孪晶过程的屈服强度都增加,且两者差值很小。解孪晶过程中孪晶变体的启动遵循Schmid定律,但出现明显的选择性,解孪晶过程都由t3或t4变体完成。

针状Ti-55511合金热变形及后续退火过程中组织演变及其力学性能

对针状Ti-55511近β钛合金进行750℃热轧和600℃/1 h退火,研究合金在热轧及退火中组织演变及力学性能。结果表明,热轧时,针片α相将发生动态再结晶(DRX),与β相的Burgers取向关系(Burgers orientation relationship)发生破坏,进而形成细小的等轴α相,使合金强度及塑性提高。后续退火过程中,α相通过静态再结晶(SRX)进一步发生球化和长大,次生α相析出,β相发生再结晶,合金的强度提高,塑性降低。在变形初期,针片α相内产生2种孪晶变体(交叉状孪晶),随着α相球化程度增加`,α相内将产生3种孪晶变体(针织状孪晶)。在后续退火过程中,这些孪晶将逐渐缩短,进而分解消失,表现在退火样品中α晶粒内存在纳米级孪晶(孪晶缩短)与层错(孪晶分解)。