【摘要】： 本文利用電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)、掃描電子顯微鏡(SEM)、光學(xué)顯微鏡研究了軋制和退火以及初始狀態(tài)對(duì)304奧氏體不銹鋼晶界特征分布(GBCD)的影響。采用基于EBSD的單一截面跡線分析法對(duì)合金GBCD中的∑3晶界進(jìn)行了共格與非共格的區(qū)分測(cè)定。在了解合金軋制退火過(guò)程中合金GBCD演變基本規(guī)律的前提下,通過(guò)對(duì)合金組織“原位”跟蹤觀察,進(jìn)一步闡明了合金實(shí)現(xiàn)GBCD優(yōu)化的微觀機(jī)制。最后通過(guò)晶界腐蝕實(shí)驗(yàn)比較了各種晶界的腐蝕抗力。 冷軋退火對(duì)合金的特殊晶界比例f_(SBs)和GBCD產(chǎn)生重要影響。研究發(fā)現(xiàn),小形變冷軋后較比中等形變冷軋后的合金樣品在隨后的退火過(guò)程中更容易誘發(fā)高比例(超過(guò)80%)的∑3~n(n=1,2,3)晶界,而且f_(∑9+∑27)晶界與f_(∑3)的比值f_(∑9+∑27/∑3)超過(guò)0.1,而中等形變(20%～50%)后的樣品退火后該值不超過(guò)0.05。表明小形變量是促進(jìn)304奧氏體合金在后續(xù)退火過(guò)程中廣泛發(fā)生∑3~n孿晶反應(yīng)的必要條件。對(duì)于小形變后在相對(duì)低溫長(zhǎng)時(shí)間退火處理(GBE1),隨著退火時(shí)間的延長(zhǎng),合金中∑3~n(n=1,2,3)晶界比例f_(SBs)和f_(∑9+∑27/∑3)逐漸提高,最高值分別達(dá)80%和0.2。而相同形變冷軋的樣品經(jīng)高溫短時(shí)退火(GBE2)后,上述兩值隨退火時(shí)間的延長(zhǎng)先增后減。由∑3~n晶界構(gòu)成的特殊晶界團(tuán)是GBCD優(yōu)化了的合金的典型組織特征,小形變冷軋后的樣品經(jīng)低溫長(zhǎng)時(shí)間退火(GBE1)和高溫短時(shí)間退火(GBE2)處理后,前者的特殊晶界團(tuán)尺寸明顯大于后者,且其一般大角度晶界網(wǎng)絡(luò)連通性被阻斷的效果也優(yōu)于后者。在已實(shí)現(xiàn)GBCD優(yōu)化的合金樣品中,其特殊晶界團(tuán)內(nèi)存在大量的非共格∑3晶界。另外還發(fā)現(xiàn)合金經(jīng)小形變冷軋后在兩步退火GBE工藝中,樣品首先在相對(duì)低溫下短時(shí)退火有利于合金在第二步退火過(guò)程中GBCD的再優(yōu)化,而多道次循環(huán)冷軋退火處理對(duì)合金的GBCD優(yōu)化沒(méi)有顯著影響,僅造成殘留亞結(jié)構(gòu)分布的變化。 利用SEM和EBSD技術(shù)研究了合金的初始狀態(tài)包括晶粒尺寸和碳化物對(duì)合金最終GBCD優(yōu)化效果的影響。研究結(jié)果表明,時(shí)效狀態(tài)或碳化物的存在通過(guò)影響晶界的遷移行為對(duì)合金的GBCD優(yōu)化具有負(fù)面效應(yīng),碳化物的充分溶解或防止碳化物的晶界析出是合金實(shí)現(xiàn)GBCD優(yōu)化的必要條件之一。原始晶粒尺寸對(duì)GBE處理后合金的GBCD也產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)原始晶粒取向隨機(jī)分布時(shí),細(xì)晶組織的GBCD優(yōu)化效果好于粗晶組織。 通過(guò)對(duì)合金組織“原位”跟蹤觀察,了解了合金GBCD演變過(guò)程,進(jìn)而分析闡明了合金實(shí)現(xiàn)GBCD優(yōu)化的微觀機(jī)制。小形變冷軋后在相對(duì)低的溫度下退火可誘發(fā)某些原有晶界的優(yōu)先遷移,并伴以特殊晶界團(tuán)的形成,特殊晶界團(tuán)內(nèi)部通過(guò)非共格∑3晶界的遷移反應(yīng)促進(jìn)∑3~n晶界的大量增殖,其周圍的大角度晶界在應(yīng)力(應(yīng)變)梯度作用下的優(yōu)先遷移以及通過(guò)與附近晶界的相互作用形成∑3~n(n=0,1,2)和非∑3~n的低Z-CSL晶界,從而實(shí)現(xiàn)一般大角度晶界網(wǎng)絡(luò)連通性的阻斷。進(jìn)一步的分析得出非共格∑3晶界的大量形成和某些晶界面的優(yōu)先遷移是合金實(shí)現(xiàn)GBCD優(yōu)化的主要微觀機(jī)制。 最后通過(guò)晶界腐蝕實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了各種晶界的腐蝕抗力,發(fā)現(xiàn)∑1和∑3(包括共格與非共格)晶界表現(xiàn)出優(yōu)異的腐蝕抗力。約有50%的∑9晶界和少數(shù)一般大角度晶界在腐蝕抗力上表現(xiàn)出特殊性,分析表明晶界的這種特殊性不僅和構(gòu)成該晶界兩側(cè)晶粒的取向差有關(guān)還和晶界所處的晶面位置密切相關(guān)。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要為: (1)利用基于EBSD的單一截面跡線分析法對(duì)合金GBCD中的∑3晶界進(jìn)行了共格與非共格的區(qū)分判定,發(fā)現(xiàn)在被優(yōu)化的合金GBCD中,彎曲的非共格∑3晶界是主體,其它∑3~n(n=2,3...)晶界是非共格∑3晶界遷移反應(yīng)所致。 (2)通過(guò)合金顯微組織的原位跟蹤觀察,了解了合金在冷軋退火過(guò)程中GBCD演變以及特殊晶界團(tuán)形成和擴(kuò)大的規(guī)律。認(rèn)為某些晶界面在應(yīng)力作用下的優(yōu)先遷移并伴以非共格∑3晶界的形成是特殊晶界團(tuán)不斷長(zhǎng)大和∑3~n晶界不斷增加的重要原因。進(jìn)而提出了非共格∑3晶界的形成和某些原來(lái)的晶界面在應(yīng)力作用下的優(yōu)先遷移是合金實(shí)現(xiàn)GBCD優(yōu)化的主要微觀機(jī)制。
【圖文】：

廠:/(l一關(guān)3)之0.35幾分別是指2條和3條低藝CSL晶界構(gòu)成的三叉晶界數(shù)中所有三叉晶界數(shù)量的比例。通常2一CSL和3一CSL這樣有特殊性能〔79]，被看作是特殊三叉晶。可以理解，高比的存在可有效減少裂紋發(fā)生的幾率(由于晶界處往往是的特殊三叉晶界則可有效抑制已經(jīng)存在的裂紋的進(jìn)一步效抗力。目前除了統(tǒng)計(jì)各種晶界所占比例外，人們也開(kāi)始(triplejunetioneharacterdistribution，TJeo)〔，，的EBSD系統(tǒng)所附帶的計(jì)算軟件上自動(dòng)計(jì)算出來(lái)，但后者戶的二次開(kāi)發(fā)或人工統(tǒng)計(jì)出來(lái)，所以相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不BSD重構(gòu)出的晶界結(jié)構(gòu)圖定性地了解一般大角度網(wǎng)絡(luò)的連

工9。。hA少圖1一“23再激發(fā)模型”示意圖(見(jiàn)文獻(xiàn)[%1)其二是Kumur等人提出的高藝CSL晶界分解模型〔側(cè)，即中低層錯(cuò)能面心立方金屬材料經(jīng)過(guò)適度形變高溫退火后，由于形變誘發(fā)晶界遷移(Strain一induCed匕 oundarymigrati。n一SIBM)產(chǎn)生退火孿晶藝3晶界，這些晶界與高藝CSL晶界反應(yīng)生成大量的低藝CSL晶界(如Esl和藝87等與E3晶界相遇反應(yīng)生成藝17和藝29等)從而實(shí)現(xiàn)合金的GBCD優(yōu)化，如圖1一5所示。其三是Kokawa等人提出的特殊片段 (speeialfragmentation)模型〔2。，，，藝J。該模型認(rèn)為合金GBCD的優(yōu)化是通過(guò)退火孿晶對(duì)在一般大角度晶界上引入低能的特殊晶界片段實(shí)現(xiàn)的，如圖1一6所示。
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TG142.71

【引證文獻(xiàn)】

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1 常艷紅;氘對(duì)HR2抗氫鋼室溫力學(xué)性能和組織結(jié)構(gòu)的影響[D];中國(guó)工程物理研究院;2011年

本文編號(hào)：2678411