【摘要】：層錯(cuò)能作為金屬材料的內(nèi)在屬性,顯著影響面心立方金屬的微觀組織及織構(gòu)演化。盡管層錯(cuò)能對(duì)面心立方金屬微觀組織和織構(gòu)演化的影響已廣泛研究,但仍存在較多不足。中高層錯(cuò)能金屬研究多以純金屬為主(如鋁、銅、鎳等),低層錯(cuò)能金屬研究多以合金(如Cu-Zn、Cu-Al等合金)為主,且變形多通過(guò)軋制、等通道擠壓和高壓扭轉(zhuǎn)等方式,很少關(guān)注面心立方金屬的冷拔微觀組織和織構(gòu)演化。純金屬中添加合金元素不僅可以改變材料的層錯(cuò)能,還可能引入短程有序結(jié)構(gòu)。由于合金無(wú)法排除短程有序結(jié)構(gòu)的影響,使得層錯(cuò)能對(duì)合金微觀組織和織構(gòu)演化的影響被過(guò)度放大。因此,本文采用電子背散射衍射、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡系統(tǒng)研究了不同層錯(cuò)能的純鋁(166 mJ/m~2)、純銀(22 mJ/m~2)、Cu-10at.%Mn合金(45 mJ/m~2,與純銅層錯(cuò)能相近,并具有短程有序結(jié)構(gòu))以及CoCrFeMnNi高熵合金(18.3-27.3 mJ/m~2,與純銀層錯(cuò)能相近)等面心立方金屬冷拔微觀組織及織構(gòu)演化,并利用顯微硬度儀表征了加工硬化行為,深入分析了層錯(cuò)能和短程有序結(jié)構(gòu)對(duì)于冷拔微觀組織及織構(gòu)演化的影響機(jī)制。鋁作為層錯(cuò)能最高的面心立方純金屬,冷拔多晶鋁以位錯(cuò)滑移為主要機(jī)制,變形溫度降低不改變多晶鋁的變形機(jī)制,僅抑制回復(fù),增加位錯(cuò)密度,降低幾何必須位錯(cuò)界面間距,促進(jìn)微觀組織細(xì)化。多晶鋁冷拔變形過(guò)程中,100//DD取向晶粒位錯(cuò)密度較高,界面失配角增加速率較快,111//DD取向晶粒內(nèi)部位錯(cuò)密度較低,界面失配角增加速率較慢。相對(duì)于隨機(jī)取向多晶鋁,100強(qiáng)織構(gòu)多晶鋁不容易發(fā)生晶體取向轉(zhuǎn)動(dòng),具有很強(qiáng)的遺傳性。高應(yīng)變量下,拉長(zhǎng)亞結(jié)構(gòu)等軸化轉(zhuǎn)變過(guò)程不僅不會(huì)消耗掉100//DD織構(gòu)組分,反而促進(jìn)100//DD織構(gòu)組分的形成。銀作為層錯(cuò)能最低的面心立方純金屬,室溫冷拔多晶銀及110取向單晶銀變形機(jī)制為位錯(cuò)滑移和孿生,低應(yīng)變量下形成大量離散位錯(cuò)和位錯(cuò)胞,以及少量變形孿晶,中高應(yīng)變量下形成幾何必須位錯(cuò)界面、變形孿晶以及Brass-型剪切帶,剪切帶內(nèi)部逐漸形成等軸晶。當(dāng)應(yīng)變量低于0.58時(shí),復(fù)雜織構(gòu)組分體積分?jǐn)?shù)逐漸降低,111//DD和100//DD織構(gòu)組分體積分?jǐn)?shù)增加。當(dāng)應(yīng)變量高于0.58時(shí),織構(gòu)組分體積分?jǐn)?shù)基本保持穩(wěn)定。對(duì)比多晶鋁、銅和銀冷拔微觀組織和織構(gòu)演化可以發(fā)現(xiàn),層錯(cuò)能降低,位錯(cuò)交滑移和攀移逐漸被抑制,孿生機(jī)制逐漸被激活,穩(wěn)定織構(gòu)組分形成對(duì)應(yīng)的臨界應(yīng)變量降低。此外,孿晶的形成導(dǎo)致111//DD或100//DD織構(gòu)組分發(fā)生晶體轉(zhuǎn)動(dòng),促進(jìn)復(fù)雜織構(gòu)組分形成。Cu-10at.%Mn合金層錯(cuò)能與純銅接近,但兩者室溫冷拔微觀組織和織構(gòu)演化存在顯著差異,可見(jiàn)層錯(cuò)能對(duì)微觀組織和織構(gòu)演化的影響被過(guò)度放大。低應(yīng)變量下,冷拔Cu-10at.%Mn合金微觀組織中形成大量Lomer-Cottrell平面位錯(cuò)結(jié)構(gòu)、等軸位錯(cuò)胞、幾何必須位錯(cuò)界面和變形孿晶,然而,冷拔多晶銅微觀組織中觀察不到Lomer-Cottrell位錯(cuò)和變形孿晶的形成。Cu-10at.%Mn合金中短程有序結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),使得位錯(cuò)波狀滑移向平面滑移轉(zhuǎn)變,促進(jìn)孿生機(jī)制的激活和111//DD織構(gòu)組分的形成。CoCrFeMnNi高熵合金的層錯(cuò)能和純銀相近,但兩者微觀組織和織構(gòu)演化存在顯著差異。低應(yīng)變量下,室溫冷拔CoCrFeMnNi高熵合金以平面位錯(cuò)滑移為主,形成大量Lomer-Cottrell位錯(cuò)鎖、高密度位錯(cuò)墻和Taylor點(diǎn)陣,室溫冷拔多晶銀中僅形成離散位錯(cuò)和位錯(cuò)胞。中等應(yīng)變量下,變形機(jī)制為位錯(cuò)滑移和孿生,產(chǎn)生大量孿晶/基體片層組織。隨著應(yīng)變量的增加,退孿晶作用導(dǎo)致變形孿晶的厚度分布范圍變窄,同時(shí),位錯(cuò)滑移方式從平面滑移轉(zhuǎn)變?yōu)椴罨啤８邞?yīng)變量下,孿生和剪切帶成為協(xié)調(diào)塑性變形的重要方式。CoCrFeMnNi高熵合金大的點(diǎn)陣畸變和高的固溶度與短程有序結(jié)構(gòu)的作用類似,促進(jìn)復(fù)雜織構(gòu)組分向111//DD和100//DD織構(gòu)組分轉(zhuǎn)變。
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG115
【圖文】：

西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文δα → δC + Cα 層從底部發(fā)生退孿晶行為。最終，當(dāng)孿晶的頂部與底部發(fā)生相，不全位錯(cuò) Cα 和 αB 將會(huì)重新合并成全位錯(cuò) CB。由于不全位子層的厚度（約為 0.2nm），假如想要一個(gè) 10nm 厚度的孿晶）-（1-12）循環(huán) 25 次。除了上述位錯(cuò)反應(yīng)外，不排除其他位的可能性[16, 19, 22]。

取向單晶鋁的宏觀演化[34]:（a）變形帶和過(guò)渡帶,（b）沿 ND 方croscopic subdivision of a cold-rolled single crystal Al with cubic orieand and transition bands, (b) misorientation angle distribution along th Hughes 等人[41]深入分析了中高層錯(cuò)能面心立方金屬冷軋?zhí)岢隽藘深愇诲e(cuò)界面，即幾何必須位錯(cuò)界面（GeomBs）和附生位錯(cuò)界面（IncidentalDislocationBoundaries, ID兩側(cè)開(kāi)動(dòng)滑移系不同而產(chǎn)生，致使 GNBs 兩側(cè)界面取向錯(cuò)墻（DenseDislocationWalls,DDWs）、微帶（Microbamellar Boundaries, LBs）等，這些位錯(cuò)界面也可統(tǒng)稱為lanarBoundaries）。之所以將 GNBs 分成上述幾類是因?yàn)镹Bs 結(jié)構(gòu)形態(tài)。對(duì)于中高層錯(cuò)能面心立方金屬而言，隨如圖 1-3 所示[42]。IDBs 通過(guò)位錯(cuò)的隨機(jī)捕捉而形成，通配角通常較小。隨著應(yīng)變量增加，IDBs兩側(cè)失配角增加速速率。此外，隨著應(yīng)變量增加，GNBs 與 IDBs 演化規(guī)律

圖 1-4 冷軋 10%純鋁試樣縱截面 TEM 組織照片和對(duì)應(yīng)的示意圖[43age and a sketch of a microstructure in a grain of a 10% cold rolled specthe longitudinal plane view[43]心立方金屬微觀組織演化主要通過(guò)孿晶與位錯(cuò)交互作用、一

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本文編號(hào)：2761584