预变形温度对Al-Mg合金再结晶{111}/{111}近奇异晶界的影响

相较于一般晶界,{111}/{111}近奇异晶界具有更高的腐蚀抗力,如何提高此类晶界比例以从根本上改善晶间腐蚀性能是Al-Mg合金研究的一个新课题。首先在180~300℃对组织均匀化的Al-Mg合金样品进行厚度减缩量为80%的预变形轧制,随后立即在380℃保温20 min完成再结晶。采用基于电子背散射衍射和五参数分析的晶界界面匹配定量表征方法测定再结晶样品中的{111}/{111}近奇异晶界比例。结果表明,预变形温度对Al-Mg合金后续再结晶退火过程中{111}/{111}近奇异晶界的形成有显著影响,表现为{111}/{111}近奇异晶界比例随预变形温度的升高呈现先上升后下降的变化规律,经210℃预变形后再经380℃/20 min再结晶退火的样品,其{111}/{111}近奇异晶界比例达到极大值,为6.18%。分析指出,经不同温度预变形的样品形成不同的变形亚结构,其在后续退火过程中的再结晶行为存在显著差异;经210℃预变形的样品,其在后续退火过程发生连续再结晶行为,这是其{111}/{111}近奇异晶界比例达到极大的主要原因。

显微组织对Si_(3)N_(4)陶瓷基板热导率的影响

采用电子背散射衍射、晶界面分布五参数分析和激光闪射等方法研究了国外生产的3种商用Si_(3)N_(4)陶瓷基板的显微组织和热导率。结果表明,烧结助剂含量较低、平均晶粒尺寸较大且{h k-(h+k)0}∥ND丝织构较强的基板,ND为基板板面法向,其面内热导率较高;反之亦然。3种Si_(3)N_(4)陶瓷基板的晶界取向差分布虽总体符合随机分布,但在取向差转角为180°位置明显偏离随机分布,这部分晶界的旋转轴以〈11-20〉和〈10-10〉为主,分别为∑3和∑2晶界,其晶界面分布和晶界界面匹配在3种基板中存在明显差异,但是由于这类晶界占总晶界的比例在3种基板中均不超过0.5%,尚不能对热导率产生明显影响。

不同温度轧制Al-Zn-Mg-Cu合金再结晶后的{111}/{111}近奇异晶界

经470~520℃双级固溶处理的国产Al-Zn-Mg-Cu (7A85)合金分别在250、300、350、400和450℃施行厚度减缩量为80%的轧制变形后,立即经520℃、30 min完成再结晶退火处理。采用基于电子背散射衍射和五参数分析的晶界界面匹配表征方法对上述试样进行测试和分析发现,轧制温度对后续再结晶退火{111}/{111}近奇异晶界的形成有显著影响,表现为{111}/{111}近奇异晶界比例随轧制温度的升高呈现先上升、然后下降至一定值并保持基本恒定的变化规律;经300℃轧制及后续再结晶退火,{111}/{111}近奇异晶界比例达到极大值5.0%,是奇异晶界(共格孪晶界)比例的近10倍。对试样显微组织进行观察和分析表明,经300℃轧制,样品中形成特定变形亚结构,并且具备一定形变储能,在后续再结晶退火过程中,其组织演化以连续再结晶为主,有利于{111}/{111}近奇异晶界的形成。相反,经350℃及以上温度轧制,试样发生了不连续动态再结晶,不利于后续退火{111}/{111}近奇异晶界的形成;经250℃轧制,试样内存在较高储能,在后续退火过程中发生了不连续再结晶,也不利于{111}/{111}近奇异晶界的形成。离线原位表面侵蚀实验和高分辨透射电子显微镜观察表明,{111}/{111}近奇异晶界的腐蚀抗力显著高于一般晶界,此类晶界具有旋错结构特征,其结构有序度显著高于一般晶界。

添加过渡金属化合物对氮化硅显微组织的影响

由于较高的综合力学性能,氮化硅陶瓷球得到广泛的工程应用,但是极端工况下依然存在明显失效开裂现象。在一般氧化物烧结助剂的基础上添加少量过渡金属化合物能起到优化材料设计和进一步提高性能的作用,但是相关作用机理还未有明确探知。在添加Al_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3)烧结助剂基础上,分别添加TiN、Fe_(3)Si和WC等过渡金属化合物,并采用热等静压烧结方法制备了氮化硅陶瓷轴承球。采用X射线衍射检测其物相组成,采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究其组织结构特点,并使用纳米压痕法对其力学性能进行了研究。结果表明,添加Ti N可有效抑制烧结过程中有害物相Si_(2)N_(2)O的生成;添加TiN和WC有利于烧结过程Al和O向氮化硅基体中扩散,形成了Sialon相;添加Fe_(3)Si则不具有上述作用;添加TiN可获得晶粒尺寸细小均匀的β-Si_(3)N_(4)组织;添加Fe3Si会生成粗大β-Si_(3)N_(4)晶粒相互穿插桥接且其空隙填充细小β-Si_(3)N_(4)晶粒的烧结组织;添加WC则生成粗细晶共存的非均匀组织。与添加Fe3Si和WC相比,添加TiN的氮化硅陶瓷球具有更高的硬度和更大的弹性模量等更好的力学性能。