低碳铁素体钢中纳米富Cu相由9R向fcc结构的转变

低碳铁素体钢样品经880℃加热0.5 h水淬,660℃调质处理10 h,然后在400℃等温时效11000 h后,利用高分辨透射电镜(HRTEM)和能谱仪(EDS),分析低碳铁素体钢中析出的纳米富Cu相不同晶体结构的特征及联系。观察到长轴约9.5 nm,短轴约6.6 nm的短棒状9R结构的纳米富Cu相,并且均为单斜9R以及呈互为孪晶结构,说明Cu早期析出时优先转变成具有互为孪生关系的单斜9R结构,同时还观察到孪生结构的fcc结构的Cu,以及具有莫尔条纹的非孪晶fcc结构的Cu。表明9R结构除了退孪晶化转变成非孪晶fcc结构外,还可以直接转变成具有孪生关系的fcc结构的纳米富Cu相。

RPV模拟钢中纳米富Cu析出相的复杂晶体结构表征

RPV模拟钢样品经过890℃水淬,660℃调质处理,然后在400℃时效13000h后,用高分辨透射电镜和能谱仪相结合的方法研究了RPV模拟钢中纳米富Cu析出相中的复杂晶体结构。纳米富Cu析出相的平均尺寸约为20nm,除了观察到常见的亚稳态9R结构、3R结构和稳态fcc结构外,还观察到同一富Cu析出相由3种不同的晶体结构组成,并分别分布在5个不同的区域中,包括1处9R、2处fcc和2处3R结构。9R结构与相邻的2个fcc结构形成的界面都具有特定的晶体取向,呈半共格关系,是由非孪晶9R结构演化而来。2处3R结构互为孪晶关系,是由孪晶9R结构演化而来。这种状态反映了纳米富Cu析出相从亚稳态演化到稳态结构的复杂过程。

高锰TWIP钢中形变孪晶界缺陷的电镜表征研究

通常认为孪晶界是完全共格和无缺陷的,但变形过程中产生的孪晶界往往带有很多缺陷。本文通过高分辨透射电镜观察研究了高锰孪生诱发塑性(twinning induced plasticity,TWIP)钢中形变孪晶界的缺陷特征。结果表明,高锰TWIP钢中形变孪晶界的缺陷包括界面原子台阶、9R结构单元和由于位错和孪晶界相互作用产生的高密度位错。与传统认为9R结构由Σ3{112}非共格孪晶界的分解产生不同,形变孪晶界上9R结构单元由晶界直接发射不全位错形成。位错和孪晶界的交互作用造成了孪晶的退化,并在孪晶界附近产生了大量位错,包括高密度的全位错和Frank分位错。基于形变孪晶界缺陷的电镜表征,分析和总结了高锰TWIP钢的强韧化机制。

低合金铁素体钢中纳米富Cu相复杂晶体结构的表征

低合金铁素体钢样品经880℃加热0.5 h后水淬,再在660℃调质处理10 h,最后在400℃进行等温时效处理11000 h后,利用高分辨透射电镜（HRTEM）和能谱仪（EDS）分析低合金铁素体钢中析出的纳米富Cu相的复杂晶体结构。观察到长轴约13.3 nm,短轴约8.9 nm的具有典型鱼骨状条纹特征的两单斜9R结构,且互为孪生关系,密排面（009）与孪晶界（114）的夹角约为62.7°,同时9R孪晶结构内部存在严重的晶格扭曲和大量的层错,且有向9R多重孪晶结构转变的趋势,说明单斜9R孪晶结构是一种不稳定的过渡相;还观察到另一个单斜9R孪晶结构的纳米富Cu相中,局部区域存在非孪晶的单斜9R结构,这可能是由9R孪晶结构内部严重的晶格扭曲和大量的层错产生较高能量导致。说明纳米富Cu相在不同晶体结构演化过程中的复杂性。

低碳低合金钢中纳米富Cu相的析出特征

低碳低合金钢样品经880℃加热0.5 h后水淬,再进行660℃保温10 h的调质处理,最后分别在370℃和400℃等温时效3000 h和2000 h后,利用高分辨透射电镜（HRTEM）、能谱仪（EDS）以及三维原子探针（3DAP）相结合的方法,分析低碳低合金钢中析出的纳米富Cu相的晶体结构和Cu、Mn、Ni原子分布特征。在HRTEM图像中观察到长轴约9.3 nm,短轴约6.1 nm的短棒状纳米富Cu相,其结构为正交9R结构且互为孪生关系,其中9R结构与α-Fe基体存在一定位向关系,即：（011）_（bcc）//（114）_（9R）,[111]_（bcc）//[110]_（9R）。说明Cu早期析出时可能由bcc结构优先转变孪晶正交9R结构,而不是直接转变为fcc结构。利用3DAP技术可以看出,在富Cu原子团簇形核长大过程中,Mn、Ni原子会偏聚在Cu与α-Fe基体的界面处,造成这种现象,除了富Cu原子团簇在富Ni、富Mn区域形核且在长大过程不断向外排挤Mn、Ni原子外,Cu与α-Fe基体界面存在较高的共格畸变能也会造成Mn、Ni原子的偏聚,进而阻碍富Cu原子团簇的长大。