论文部分内容阅读
本文针对一种奥氏体FeNi基合金在中温区的锯齿流变现象开展了系统的研究工作。通过改变形变热处理工艺参数向合金中引入了不同含量的退火孪晶界，探讨了退火孪晶的生成机制及孪晶界含量的受控因素；采用不同孪晶界含量的合金试样在不同温度及不同应变速率下进行了等温拉伸实验，研究了FeNi基合金锯齿流变的波形特征及其随温度、应变速率及材料微观状态的变化规律；用光学金相、透射电镜、扫描电镜及EBSD等显微观测手段分析了锯齿流变不发生与显著发生后合金微观状态的差异，确立了共格孪晶界与锯齿流变现象的内在联系，提出了一种新的锯齿流变微观机制；用新提出的机制解释了FeNi基合金锯齿流变的波形特征及演化规律。
向合金中引入退火孪晶界的形变热处理实验结果表明，FeNi基合金中退火孪晶的生成机制为“生长事故”机制，即孪晶在晶界上的{111}面台阶形核并逐层式向晶粒内长大。孪晶数量受形变温度、形变方式及形变量控制，大形变量冲击有利于孪晶形核。退火温度及时间则影响孪晶形态及孪晶界占总晶界的比重，较高的退火温度及长时间的保温能提高孪晶界的含量。实验结果还显示，在强化相析出温区，小形变量处理可以取得比高温大形变更好的孪晶界引入效果。最终通过形变热处理工艺制备了孪晶界含量不同的合金试样。
孪晶界含量不同的试样在不同温度及不同应变速率下的拉伸实验结果显示，应变速率为5.56×10-4s-1时，FeNi基合金在250～700℃范围内发生锯齿流变。在250～600℃，拉伸曲线呈现出应力增加式凸起锯齿，300℃的锯齿为尖角状，400℃的锯齿为鼓包状，400～600℃范围内拉伸曲线上的大锯齿中出现次生小锯齿；在700℃，拉伸曲线呈现出应力松弛式下凹锯齿。FeNi基合金的锯齿流变表现出热激活性，即在锯齿流变发生的温度区间内，温度升高，锯齿流变易于发生；应变速率增大，锯齿流变难于发生。锯齿流变程度受孪晶界含量的影响明显，孪晶界极其稀少的试样不发生锯齿流变。此外，FeNi基合金的锯齿流变行为还受孪晶及析出相的尺寸影响。
锯齿流变不发生与显著发生后合金微观状态的对比观测实验结果表明，共格孪晶界在FeNi基合金锯齿流变中起决定性作用。低温(<250℃)时孪晶界对滑移位错的阻碍作用较弱，易被滑移位错穿过，不发生锯齿流变；中温(250～700℃)时孪晶界对滑移位错的阻碍作用较强，引起位错塞积及应力积累，显著发生锯齿流变。由此提出孪晶界-滑移位错交互作用是引起FeNi基合金中温区(250～700℃)锯齿流变的根本原因。孪晶界对滑移位错的阻碍作用及滑移位错的形态与运动方式均受控于材料本征属性层错能，且层错能与温度成正比例关系，因而孪晶界与滑移位错的动态作用过程受温度及应变速率的影响，从而导致由孪晶界.滑移位错交互作用所引起的锯齿流变具有热激活性。