B10白铜晶界特征分布对耐腐蚀性能的影响

B10白铜(Cu-Ni合金)管材作为一种船舶常用的管道用材料,耐腐蚀性一直是困扰其被广泛应用的一大原因。以4种不同的B10白铜管材为试验样品,采用电子背散射衍射及电化学腐蚀试验研究了B10白铜晶界特征分布及其对腐蚀性能的影响。结果表明:低重位点阵(coincidence site lattice,CSL)晶界比例越高,其耐腐蚀性能越强,特别是低CSL∑3^(n)(n=1,2,3)晶界的大量存在,降低了普通晶界的网络连通性,阻碍了腐蚀沿晶界的扩展,提高了B10白铜对海水的耐腐蚀性。当样品B中∑3^(n)晶界的长度为47.07%时,其腐蚀电势为-0.289 V、腐蚀电流密度为3.341×10^(-6)A/cm^(2)、腐蚀膜阻抗为33.102Ω/cm^(2)、腐蚀膜厚度为17.5μm。

冷轧变形Pb-Ca-Sn-Al合金在回复和再结晶过程中的晶界特征分布

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了冷轧变形Pb-0．1％Ca-1．5％Sn-0．026％Al合金在回复和再结晶过程中的晶界特征分布(GBCD)．结果表明:在回复过程中,合金内形成了比例接近50％的平直∑3晶界,这类晶界不处在由一般大角度晶界构成的晶界网络上,不能使合金的GBCD得到优化;相反,在再结晶过程中,除了生成比例超过50％的∑3晶界外, 还出现了较多的∑9和∑27等低∑重位点阵晶界(CSL),并且这些晶界和相当多的弯曲的∑3晶界均处在由一般大角度晶界构成的晶界网络上,可以使合金的GBCD得到优化．进一步的分析指出:回复过程中所形成的平直的∑3晶界是共格孪晶界, 它们能量很低,很难迁移;在再结晶过程中,除了生成不可迁移的共格的∑3孪晶界外,还可形成大量可迁移的弯曲的非共格∑3 晶界,这类晶界的迁移和彼此会合可形成∑9和∑27等∑3n(n为正的整数)晶界,这是合金GBCD得到优化的根源．

IF钢织构与晶界特征分布的研究

对IF钢板的罩式退火(BA)和连续退火(CA)工艺进行了模拟实验,并运用EBSD技术对两种IF钢板的织构、晶界特征分布及其与二次加工脆性之间的关系进行了研究.结果表明,两种不同退火工艺的IF钢板在织构和晶界特征分布上存在很大的差异:(1)连续退火IF钢板呈现强烈的{111}再结晶织构,它由{111}(110)和{111}(112)两类取向晶粒组成;罩式退火IF钢板的{111}再结晶织构相对较弱,且主要由{111}(110)组成;(2)连续退火IF钢板中含有较多的∑3,∑13,∑9和∑11重位晶界,而罩式退火的IF钢板中只含有∑3和∑13重位晶界;(3)连续退火IF钢板中低能晶界与高能随机晶界均匀分布,而罩式退火IF钢板中低能晶界成团集中分布,高能晶界分布在团簇周围构成粗大的网状,这是IF钢板产生二次加工脆性的重要原因.

高温退火过程中铅合金晶界特征分布的演化

应用电子背散射衍射(EBSD)和取向成像显微(OIM)技术,对经过不同形变及热处理的铅合金样品晶界特征分布(GBCD)进行了分析,研究结果表明：进行合适的冷轧后在高温(0．9T_m)短时间退火,可将铅合金的低∑(∑≤29)重位点阵(CSL)晶界比例提高到70％以上,回复过程中形成∑1晶界的同时,也出现了∑3晶界,∑3晶界在再结晶的初期过程中得到发展,这是提高低∑CSL晶界比例的主要原因,在低∑CSL晶界比例较高时,从OIM中很容易找到由三条CSL晶界构成的界角,该界角的三个晶粒之间存在特定的取向关系。

固溶和预时效Pb合金冷轧退火后的晶界特征分布

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了不同固溶及预时效状态下Pb-0．05Ca-1．5Sn-0．026Al(质量分数,％)合金冷轧退火后的晶界特征分布(GBCD)．结果表明,290℃固溶处理后冷轧退火的合金样品中出现了较多的特殊晶界,∑3和(∑9+∑27)晶界的比例分别达到49．6％和7．2％,并且特殊晶界能较好地阻断一般大角度晶界网络的连通性;固溶后先进行100及200℃预时效处理,然后再进行冷轧退火的合金样品中形成了较少的特殊晶界,∑3和(∑9+∑27)晶界的比例分别低于35．9％和2．5％,特殊晶界几乎不能阻断一般大角度晶界网络的连通性．

晶界特征分布对304不锈钢应力腐蚀开裂的影响

通过5%的冷轧变形及在1 100℃退火5 min,使304不锈钢中的低ΣCSL晶界比例从固溶处理后的49%提高到75%(Palumbo-Aust标准).采用C型环样品恒定加载方法,在pH值为1.5的沸腾25%NaCl酸化溶液中进行应力腐蚀实验,低ΣCSL晶界比例为75%的样品在浸泡120 h内没有发生应力腐蚀开裂,而低ΣCSL晶界比例为47%的试样在浸泡24 h后就产生了应力腐蚀裂纹.由断口形貌观察及电子背散射衍射(EBSD)分析表明,开始发生的晶间腐蚀会成为后来应力腐蚀开裂的裂纹源,应力腐蚀开裂由最初的沿晶转变为穿晶形式.低ΣCSL晶界比例提高后的试样因其抗晶间腐蚀性能较好,抑制了在Cl-环境下应力腐蚀裂纹的萌生,因而提高了抗应力腐蚀性能.

LY12铝合金的再结晶织构、晶界特征分布及抗腐蚀性能

利用 Ｘ射线定量织构分析术（ＯＤＦ）和背散射电子衍射花样术（ＥＢＳＰ），对冷轧 ＬＹ１２铝合金的再结晶织构、晶界特征分布及其与抗腐蚀性能的关系进行了研究结果表明，高温退火样品的再结晶织构与冷轧样品的织构相似；预回复＋低温退火 样品具有较强的再结晶立方织构，重位晶界（尤其∑７）具有较高的出现频度重位晶界出现的频度愈高。

形变及热处理对690合金晶界特征分布的影响

应用电子背散射衍射(EBSD)和取向成像显微技术(OIM)研究了材料初始状态、冷轧压下量和1100℃退火对690合金晶界特征分布(GBCD)的影响。低层错能面心立方金属镍基690合金,冷轧5%后在1100℃退火5min可使低ΣCSL(coincidence site lattice,Σ≤29)晶界比例提高到70%以上(Palumbo-Aust标准),同时形成大尺寸的晶粒团簇。低ΣCSL晶界比例和这种晶粒团簇的尺寸随冷轧压下量的增加而下降。初始状态的固溶或时效对690合金在1100℃再结晶退火后的晶界特征分布无明显影响。

不同温度轧制Pb-Ca-Sn-Al合金高温退火后的晶界特征分布

采用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了不同温度轧制的Pb-0.09Ca-1.5Sn-0.026Al(质量分数,%)合金经后续270℃/10 min退火后的晶界特征分布(GBCD),结果表明:经室温和液氮(-196℃)轧制的样品中出现了比较多的∑3,∑9和∑27特殊晶界,∑3品界比例超过了60%,(Σ9+∑27)晶界比例超过了12%,并且特殊晶界有效地阻断了一般大角度晶界的网络连通性,表明合金的GBCD破优化;在100℃轧制的样品中特殊晶界比例较少,Σ3品界比例在30%左右,(∑9+∑27)晶界比例在3%左右,特殊晶界不能有效地阻断一般大角度晶界的网络连通性,合金的GBCD没有被优化,通过基于EBSD的单一截面迹线法对共格和非共格Σ3品界进行了区分测定,显示被优化的晶界特征分布中,非共格Σ3品界是主要部分。

形变及热处理对白铜B10合金晶界特征分布的影响

研究晶界工程处理过程中的冷轧变形量和再结晶退火对白铜B10合金晶界特征分布的影响,采用电子背散射衍射(EBSD)技术表征分析晶界网络的变化。结果表明:白铜B10合金经冷轧7%后在800℃退火10 min可使低ΣCSL(Coincidence site lattice,Σ≤29)晶界比例提高到75%以上,同时形成尺寸较大的"互有Σ3n取向关系晶粒的团簇"显微组织。当变形量小于7%时,经800℃退火后没有完全再结晶;当变形量大于7%时,低ΣCSL晶界比例和平均晶粒团簇的尺寸随冷轧变形量的增加而下降。

金属材料晶界特征分布(GBCD)优化研究进展

总结了基于退火孪晶的金属材料晶界特征分布(GBCD)优化研究进展,并重点讨论了退火孪晶诱发GBCD优化的"∑3再激发"模型、"高∑-CSL晶界分解反应"模型和"非共格∑3晶界迁移与反应"模型。指出"非共格∑3晶界的迁移与反应"应是基于退火孪晶的中低层错能金属材料GBCD优化的微观机制;进一步研究非共格∑3晶界的成因及其在GBCD优化过程中的行为是十分必要的。

高温退火过程中316不锈钢晶界特征分布的演化

用扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术研究了5%冷变形316不锈钢经1100℃不同时间退火样品的晶界特征分布(GBCD)。结果表明:低ΣCSL(Σ≤29)晶界比例的提高是在再结晶过程中实现的。在退火40 min时再结晶完成,低ΣCSL晶界比例达到80%,其中Σ3晶界比例占总的低ΣCSL晶界80%左右,晶界特征分布得到优化;尺寸较大形状不规则的晶粒团簇(grain-clusters)形成,每个晶粒团簇内部存在大量孪晶界、多重孪晶界和特殊的三叉晶界节点。部分再结晶状态样品的显微组织特点和晶粒团簇内部孪晶链的分析表明再结晶过程中多重孪晶的发展是提高316不锈钢低ΣCSL晶界比例的关键。

690合金的晶界特征分布及其对晶间腐蚀的影响

运用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和取向成像显微技术(OIM)研究了690合金的晶界特征分布及晶界特征分布对晶间腐蚀性能的影响。低ΣCSL(coincidence site lattice,Σ≤29)晶界比例高(72.5%)时会出现大尺寸的晶粒团簇,团簇内部晶粒互有Σ3n取向差关系。当低ΣCSL晶界比例低(46.7%)时,这种晶粒团簇的大小和内含Σ3n晶界数量都降低。运用Palumbo-Aust标准统计晶界特征分布时,大尺寸的晶粒团簇之间的随机晶界的连通性几乎不会被打断;但运用Brandon标准统计时,这些随机晶界连通性明显被一些相对偏差较大的低ΣCSL晶界打断。低ΣCSL晶界比例高的样品比低ΣCSL晶界比例低的样品明显耐晶间腐蚀。

304不锈钢中“晶粒团簇”显微组织的特征与晶界特征分布的关系

采用电子背散射衍射(EBSD)及取向成像显微(OIM)技术研究了冷轧变形量对再结晶后304不锈钢显微组织及晶界特征分布(GBCD)的影响。结果表明,经过冷轧变形5%及高温(1100℃)短时间(5 min)再结晶退火可将304不锈钢的低ΣCSL(Σ≤29)晶界比例提高到75%(Palumbo-Aust标准)以上,并形成了大尺寸"互有Σ3n取向关系晶粒的团簇"。这是提高低ΣCSL晶界比例后显微组织的重要特征。对晶粒团簇中的晶粒进行孪晶链及取向孪晶链的分析,可以确定晶粒团簇内任何两个晶粒之间的多重孪晶阶次。在一个被分析的团簇内,观察到两个晶粒之间最高为Σ38取向关系。随着再结晶退火前冷轧变形量的增加,晶粒团簇的尺寸减小,同时低ΣCSL晶界的比例也下降。

退火时间对细晶高强IF钢的织构和晶界特征分布的影响

以细晶高强IF钢为研究对象,在退火温度850℃、不同退火时间下对试验钢进行罩式退火试验。通过拉伸试验、电子背散射衍射技术(EBSD)等,研究了不同罩式退火时间对细晶高强IF钢再结晶织构和晶界特征分布的影响。结果表明:随着保温时间的延长,重位点阵晶界的出现频率先增加后减少,在40 min时达到峰值,这与晶粒度及晶粒均匀性有关,与再结晶织构强度也密切相关。晶粒尺寸适当,且均匀性好,重位点阵出现率越大,有利织构强度越高。当退火温度为850℃、保温40 min时,试验钢具有最强的γ纤维织构,最高的n、r值,和较好的晶界特征分布。

晶界特征分布优化改善304不锈钢晶间腐蚀研究

利用电子背散射衍射(EBSD)技术和H2SO4-Fe2(SO4)3腐蚀浸泡实验研究了304不锈钢经两种特定形变热处理工艺后晶界特征分布及其对合金晶间腐蚀性能的影响。结果表明,相比于轧制前的固溶状态,小形变量(5%)冷轧退火工艺能够显著提高合金中低重位(CSL)晶界的比例,使其由49%增加到75%,并且非共格的可动Σ3晶界在迁移过程中生成较多Σ9和Σ27晶界并与其构成特殊晶界团,有效地阻断了一般大角度晶界的网络连通性,改善合金的晶间腐蚀抗力;而大变形量(70%)冷轧试样在退火过程中发生了再结晶,晶粒长大过程中低Σ特殊晶界被迁移的大角度晶界吞噬,因此特殊晶界较少,一般大角度晶界相互贯通,腐蚀现象比较严重。

LY12铝合金的再结晶织构及晶界特征分布

利用Ｘ射线定量织构分析术和背散射电子衍射花样术，研究了冷轧 ＬＹ１２铝合金的再结晶 织构及重位（ＣＳＬ）晶界的分布，结果表明，高温退火样品的再结晶织构与冷轧样品的织构相似；预回复 低温退火具有增强再结晶立方｛００１｝＜１００＞织构和降低退火Ｓ｛１２３｝＜６３４＞、Ｃ｛１１２｝＜１１１＞及 Ｂ｛１１０｝｝＜１１２＞织构组分的作用；高强度的再结晶立方织构和一定强度的Ｓ织构共存的样品，∑７重 位晶界具有较高的出现频度。

含硅3%硅钢片退火过程中晶界特征分布研究

通过电子背散射衍射(EBSD)技术和取向成像显微(OIM)技术对经过不同工艺处理的含硅3%硅钢样品织构和晶界特征分布(GBCD)进行研究。结果表明:在所有样品中,Σ1晶界在低ΣCSL晶界中所占比例最高,立方取向晶粒之间构成Σ1晶界;Σ13b和Σ29a随着立方取向晶粒增多而增多,尤其是Σ13b更为明显;对于各取向晶粒相当的试样,Σ1晶界最多,Σ3、Σ5、Σ7、Σ9、Σ11、Σ15晶界比例接近。

冷变形对IF钢晶界特征分布及连通性的影响

为了研究冷轧工艺对IF钢显微组织的影响.本文借助电子背散射衍射技术,研究了20%到75%冷轧压下率的IF钢退火后的微观结构、晶界特征分布和晶界连通性.结果表明:随着冷轧压下率的增加,冷轧态晶粒逐渐由等轴状变为纤维状,退火态晶粒逐渐细化并变得均匀,小角晶界的出现频率呈下降趋势;随机晶界的出现频率呈明显上升趋势,且随机晶界占绝对优势;而CSL晶界在冷轧压下率40%以下时,变化较小,40%以上时,含量明显增加.大变形量轧制后的IF钢CSL晶界主要由Σ3晶界组成,而小变形量轧制后主要是Σ3和Σ13b晶界.对于75%压下率,还含有较多的Σ7,Σ9和Σ11等CSL晶界.通过增加冷轧压下率,0-CSL三叉晶界的含量减少,1-CSL三叉晶界的含量增加.因此,通过改变冷轧工艺,可以优化IF钢板的晶界特征分布及连通性.

预处理状态对轧制退火后奥氏体不锈钢晶界特征分布的影响

采用电子背散射技术研究了不同预处理状态的304奥氏体不锈钢经小压下(6%)冷轧和高温(1050℃)短时(5 min)退火后的晶界特征分布。结果表明,预先在1050℃下固溶30 min的合金样品经冷轧退火后其低Σ重位点阵晶界比例最高,达70%以上,较固溶状态提高了近20%,而且由互成Σ3n(n=0,1,2,3…)界面关系的晶粒团簇的尺寸明显增加,为晶粒平均尺寸的10～15倍。而未经固溶和固溶后在650℃下时效2 h的合金样品在后续的轧制退火过程中低Σ重位点阵晶界比例均有所下降,仅为40%～50%,而且Σ3n晶粒团簇尺寸为晶粒平均尺寸的2～5倍。分析认为,后两者未能实现晶界特征分布优化主要是由于碳化物的存在阻碍了晶界的迁移,尤其是非共格Σ3晶界和某些一般大角度晶界的广泛迁移所致。