β型Ti-Mo合金{332}<113>孪生行为研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:aqgcsw1
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{332}<113>孪生作为体心立方(bcc)金属和合金中一种特殊的变形方式,已被证明是bcc结构亚稳态β钛合金的基本塑形变形方式之一。{332}<113>孪生的特殊之处在于容易发生一次孪生和孪晶交割,并在一次孪晶内发生二次孪生。这使其在提高应变硬化和改善力学性能方面起着重要作用(即孪生诱发塑性变形效应)。然而,由于缺乏关于{332}<113>孪生行为系统的研究,孪生变体与应变硬化行为之间的关系仍然没有得到很好的理解。因此,本实验以亚稳β型Ti-Mo合金为研究对象,针对其在拉伸变形过程中的变体选择和孪生传递等行为进行了研究。本文利用电子背散射衍射技术,研究了5%变形的Ti-15Mo合金和Ti-15Mo-5Zr合金中不同取向晶粒中的孪晶组织和不同晶界角处的孪生传递行为进行了系统研究。结合Schmid因子、{332}十二面体、协调应变机制、迹线分析和角度分析等方法定量研究了一次和二次孪生变体选择和其对塑性变形的贡献,以及晶界角度对孪生传递行为的影响。结果表明,晶粒中很容易激活一次孪生变体和孪晶交割,并且在一次孪晶容易中发生二次孪生。在取向靠近[1?22]和[1?11]的晶粒中孪晶对塑性变形率的贡献普遍高于取向靠近[001]和[011]的晶粒。不论是一次孪生变体还是二次孪生变体,其激活过程都不完全满足Schmid定律,还有很多Schmid因子很小甚至是负数的非Schmid因子孪生变体被激活。这些非Schmid因子行为是由于其拥有高的协调应变能力去缓解局部应力集中,协调应变能力的计算方法是将在孪晶坐标系下的孪生切变位移梯度张量旋转到邻近晶粒或基体的孪晶坐标系中。协调应变一次和二次孪生变体的出现会对提高现有合金的应变硬化起到积极地作用。对于扩展到晶界处的孪晶,当晶界角较小时,孪生传递很容易发生且孪晶和晶界交互作用处没有产生明显的局部应力集中,并会在晶界处形成受外力激活的孪晶-孪晶对,即激活过程满足Schmid定律。当孪晶遇到大角度晶界时,往往会在晶界处形成一对由协调应变控制的非Schmid因子孪生变体组成的的孪晶-孪晶对或带有几何必须位错的孪晶-位错对。邻近晶粒中非Schmid因子孪生变体和滑移系的激活与否取决于他们对于高角度晶界和初始孪晶造成的局部应力集中的协调应变能力。
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