单调与循环载荷下多晶纯铜局部取向差演化数值模拟

为了揭示不同载荷下局部取向差的演化规律及其与变形损伤的关系,选取多晶纯铜为研究对象,基于DAMASK晶体塑性有限元的开源软件及Python脚本代码编写软件,研究了多晶纯铜在单调拉伸与循环载荷下的晶粒内取向差(KAM)、晶粒参考取向偏差(GROD)与等效塑性应变的演化规律,并采用取向差频率分布与相关系数评估了KAM与GROD表征变形损伤的优劣。结果表明:单调拉伸与循环载荷下KAM、GROD与等效塑性应变峰值区域分布一致,高取向差和高塑性区域首先出现在晶界或者三叉晶界附近,且取向差与宏观等效塑性应变呈线性正相关。单调拉伸和循环加载下GROD的频谱相似,而KAM的频谱对载荷敏感且相关系数更高,能更好地表征变形损伤。

相场法模拟不同取向角对二维六角相向正方向转变的影响

晶体相场方法是近年来发展起来用于研究原子微观点阵强有力的一种计算模拟方法。本文采用晶体相场方法研究不同取向角晶粒在凝固过程中由二维六角相向正方向的转变的过程。研究发现:随着演化时间的增加,晶粒逐渐长大,取向差为60°的晶粒在长大过程中逐渐分裂,形成多个尺寸较小的晶粒;取向差为90°的晶粒形核长大过程中,随着时间的增加,分裂出尺寸较小且数量较少的晶粒;取向差为30°的晶粒在长大过程中无晶粒分裂。两个晶粒取向不同的晶粒随着演化时间增加生长接近的时候,晶界处分布着大量的位错和原子错排,形成的晶界尺寸不一,分布较为规则;随着演化时间的增加,尺寸较小的晶粒逐渐被大尺寸晶粒吞噬,形成更大尺寸的晶粒;随着演化时间的增加,取向差不同的晶粒面积占总面积的百分比逐渐增大,演化后期取向差不同的晶粒面积占总面积的百分比趋于稳定,不在随着演化时间的增加而增大。随着晶粒取向角的增加,晶粒面积占总面积的百分比逐渐增大。

基于电子背散射衍射分析晶粒大小分布和微观织构的关系

采用电子背散射衍射技术检测了三种薄钢板试样的晶粒尺寸统计分布规律,并测定了取向成像图和取向分布函数图,统计了各织构晶粒所占比率以及晶粒取向差分布状况。分析了晶粒大小统计分布状况对微观织构形成的影响。结果表明:晶粒尺寸分布越集中,越利于增加{111}∥ND有利织构的含量;取向成像图和取向分布函数图所分析的织构结果是一致的,晶粒取向差分布状况与织构特征的形成有一定的对应关系。

稀土含量对TRIP/TWIP钢晶粒及晶界特征的影响

利用XRD和EBSD分析稀土含量对TRIP/TWIP高锰钢相组成、晶粒及晶界特征的影响。结果表明,试验钢变形前组织以γ奥氏体为主,还有部分ε马氏体,经过塑性变形后,组织中还观察到少量α马氏体;随着稀土含量的增加,奥氏体转变为马氏体的量有所增加,表明稀土元素促进了试验钢的TRIP效应。此外,稀土元素的添加细化了试验钢中奥氏体晶粒,减少了小角度晶界数量而增加了大角度晶界数量,尤其是取向差为60°左右的大角度晶界;同时,稀土元素的添加也促进了低Σ值重位点阵(CSL)晶界特别是Σ3晶界的形成。

再结晶区变形量对X80管线钢显微组织和织构的影响

采用热模拟试验机对X80管线钢在再结晶区(1000℃)进行一道次轧制变形,变形量分别为25%,30%,35%,40%,研究了变形量对显微组织、晶粒取向差、晶粒尺寸和织构的影响。结果表明:不同变形量下试验钢的显微组织主要为马氏体组织,变形量增至35%及以上时出现贝氏体;随着变形量增加,晶粒取向差分布无明显变化,晶粒尺寸变得更加细小、均匀;变形量的增加导致再结晶织构{110}<110>强度减弱,同时出现{112}<110>等变形织构。

椭圆形形核凝固过程中六角相向正方相转变过程的晶体相场法模拟

随着新的计算模拟方法的不断涌现,晶体相场方法是目前常用的原子尺度计算模拟方法。本文采用晶体相场方法研究金属凝固过程中椭圆形初始形核晶粒的转变过程发现:晶粒分化现象出现在初始取向角为10°和15°的椭圆形核晶粒在生长过程中。大量的原子错配区域分布在两个相邻晶粒的连接处,最后形成不同尺寸晶界角的晶界同时伴随大量的刃型位错。晶粒面积占总面积的百分比随着时间步长的增加而增大,在演化后期趋于稳定。

晶体相场方法模拟四角矩形形核凝固过程中的转变过程

晶体相场方法是近年来发展起来的用于原子尺寸研究晶体生长的计算模拟方法之一。本文采用晶体相场方法研究四角矩形形核在凝固过程中的转变的过程,研究发现:四个矩形形核晶核随着时间步长的增加逐渐长大。在演化后期长成两个大尺寸晶粒。两个大尺寸晶粒的晶界尺寸和界面角较小。晶粒生长面积占总面积的比例随着时间步长的增加表现为先增大后趋于稳定的变化规律。

600MPa级冷轧高强钢性能及组织研究

介绍了600MPa级冷成型用冷轧高强度汽车钢板的成分设计、冶炼、轧制工艺,并且优化了实验室连续退火工艺;用金相显微镜、电子背散射EBSD、SEM以及TEM观察了高强钢组织的宏观与微观结构和取向,讨论了过时效温度对钢板力学性能和组织的影响。结果表明,过时效温度为400℃时,钢板具有良好的综合力学性能;C-Mn-Si-Nb系冷轧高强钢拥有高的强度和好的伸长率,其组织主要由板条贝氏体和铁素体两相组成;EBSD技术分析得出晶粒间多为大角度晶界,有一半以上的晶粒都是{111}//Z型取向。

Ti-15-3合金中短裂纹萌生与扩展的微观机理

利用扫描电镜(SEM)和背散射电子衍射(EBSD)技术研究了Ti-15-3合金中晶粒取向差对短裂纹萌生与扩展的影响.结果表明:在Ti-15-3合金中,98%相邻晶粒之间的取向差大于10°;相邻晶粒中,大的晶粒取向差有利于短裂纹的萌生,小的晶粒取向差有利于短裂纹的扩展;短裂纹的尖端方向与下一个晶粒的滑移带方向夹角大于35°时,裂纹穿过此晶粒时容易发生曲折,走"Z"字形路线;小于35°,裂纹沿着滑移带方向扩展;短裂纹尖端扩展到晶界时,如果裂纹尖端方向与晶界的方向之间的夹角小于35°,裂纹沿晶扩展;大于35°,裂纹穿晶扩展.

X120管线钢轧板不同厚度处的氢致开裂敏感性研究

为研究X120管线钢氢致开裂原因,根据NACE标准TM 2048—2003测试了X120试验管线钢的HIC敏感性,并采用Davanathan-Stachursky氢渗透装置分别测量了其不同轧板厚度处的氢渗透曲线,采用扫描电镜和EBSD技术观察了不同轧板厚度处的微观组织及晶粒取向差分布。结果表明:X120管线钢的HIC裂纹多出现在轧板的次表层;由于轧板次表层的微观组织与晶粒取向差的共同作用,最终导致该处对氢原子的捕获效率最高,HIC敏感性也最强。

Production of Mg-Al-Zn magnesium alloy sheets with ultrafine-grain microstructure by accumulative roll-bonding

Accumulative roll-bonding （ARB） was applied to Mg-Al-Zn magnesium alloy sheets to prepare ultrafine-grain microstructure. Significant grain refinement is achieved after three cycles of ARB with average grain size of about 1.3 μm. The microstructure is characterized by nearly uniform ultrafine equiaxed microstructure without twins. The evolution of the misorientation distribution during ARB was measured by EBSD. Grain refinement can be contributed to the grain subdivision induced by severe accumulated strain, the accumulated strain enhanced concurrent dynamic recovery and recrystallization as well as the complicated distribution of interface and shear strain during ARB.

多晶硅晶粒取向对裂纹扩展的影响研究

本文针对光伏电池中多晶硅片的断裂问题,研究了晶粒取向对裂纹扩展的影响规律。通过设计一种对脆性多晶硅片间接拉伸的组合试样,进行裂纹扩展的原位拉伸试验。试验发现裂纹在不同取向晶粒内部扩展方向受晶粒取向的影响.表现为在跨晶界处方向发生偏转。为研究晶粒取向和裂纹扩展偏转的关系.首先,通过拉伸试验获得了不同取向差下裂纹起裂及扩展的细观规律;其次,通过晶体物理学中的光图像法测得了多晶体中各晶粒在观测平面内的取向差;第三,在ABAQUS中建立多晶硅片试样模型,用不同方向弹模的差异表征晶粒的各向异性性质。利用扩展有限元模拟晶粒中的裂纹扩展.发现裂纹模拟结果与试验结果较为一致。研究结果表明,晶界两侧的晶粒取向差与穿过该晶界的裂纹方向的偏转程度存在特定关系,基于此,在多晶硅体的裂纹扩展研究中,可以利用晶粒取向的特征预测其中裂纹的扩展特征。

2124铝合金各向异性的EBSD研究

通过拉伸力学性能测试及电子背散射衍射(EBSD)分析,对2124铝合金厚板沿轧制方向(L)、横向(T)、轧面法向(S)的各向异性进行了研究。研究结果表明,在L、T和S方向,2124铝合金厚板的强度和塑性均表现出明显的各向异性。择优取向、Schmid因子统计及分布、晶粒尺寸及取向差分布的差异可能是造成各向异性产生的根本原因。

690合金与152合金焊接热影响区微观组织研究

应用电子背散射衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度仪研究了压水堆(PWR)压力容器(RPV)控制棒驱动机构(CRDM)管嘴690合金与152合金焊接热影响区上部、中部和根部的残余应变分布、显微硬度、晶粒平均取向差(GAM)、晶粒边界显微结构和金相特征。研究结果表明:残余应变从上部到下部逐渐减少,最大残余应变5.15%,位于最后焊接的上部热影响区;重合位置点阵∑3边界平均分数从上部到下部逐渐增加,最小∑3边界平均分数是46.6%,显著低于基体金属的68%。因此认为,最后焊接的上部热影响区具有最高应力腐蚀破裂(SCC)敏感性。