《初始取向對鋯合金變形行為及變形機制的影響》是依託重慶大學，由欒佰峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：初始取向對鋯合金變形行為及變形機制的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：欒佰峰
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
密排六方結構（HCP）鋯合金各個滑移系和孿生系的啟動受到臨界分切應力（CRSS）的約束，而每個晶粒CRSS的大小又與變形前晶體的初始取向和外加應力密切相關，因此晶體的初始取向對塑性變形行為及變形機制影響顯著。本研究擬採用現代分析技術，特別是可以定量分析形變及再結晶晶體微區取向的電子背散射衍襯系統（EBSD），和配置有能量過濾器和電子能量損失譜儀的場發射透射電鏡，針對具有不同初始取向的具有雙峰織構和強烈基面織構的兩類鋯合金樣品，系統研究其在不同溫度和應變速率下的塑性變形行為和變形機制。結合取向因子與相應分切應力的關係、孿生變體及作用機制等理論計算，揭示初始取向對鋯合金壓縮變形形為、微觀組織及織構、滑移和孿生機制以及動態軟化機制的影響規律。該項工作的順利開展將為進一步闡明以鋯合金為典型代表的HCP金屬的塑性變形微觀機理提供理論支持，對提高我國HCP金屬加工技術的自主創新能力具有重要的工程意義。
結題摘要
金屬的塑性變形主要依靠滑移和孿生，而密排六方結構金屬對稱性低，獨立滑移系少，並且受到軸比c/a、變形溫度、變形速率、晶體取向、堆垛層錯能、晶粒大小及第二相等的影響，因此，密排六方晶體的變形要比面心立方晶體和體心立方晶體複雜得多。由於密排六方結構金屬的一個重要特性是各向異性，即在沿c軸和沿a軸的力學及物理性能呈現差異的特性，因此，晶粒取向是影響其變形機制的一個非常重要的原因。本研究採用現代分析技術，特別是電子背散射衍襯系統（EBSD）和場發射透射電鏡，針對具有不同初始取向的樣品，在不同的溫度和應變速率下對鋯合金的塑性變形行為進行深入系統的研究，重點探索了初始取向對鋯合金力學形為、微觀組織及織構、滑移和孿生變形機制以及動態軟化機制的影響規律。得到的重要結果如下： 1、樣品在進行壓縮變形時的巨觀變形抗力隨著初始角度（晶體取向與樣品法向之間的）增加而降低。高溫變形過程中，隨著初始角度的增大，樣品的動態再結晶效應逐漸減弱，鋯合金在變形過程中呈現連續動態再結晶的特點。 2、四種初始角度樣品在壓縮60%之後，絕大部分晶粒c 軸均轉向壓縮軸方向，但巨觀織構仍為雙峰織構。 3、通過對Schmid Factor (SF) 的計算發現，隨著樣品初始角度增大，{10-10}柱面滑移的SF逐漸增大，{10-10}柱面滑移更容易啟動。0°和30°樣品中，柱面滑移的SF較小，使得柱面滑移的啟動變得困難，需要更高的外加應力啟動錐面滑移才能發生塑性變形。 4、在室溫和650℃下進行壓縮變形，隨著壓縮軸與ND方向夾角的增大，一次{10-12}拉伸孿晶逐漸增多；在90°樣品變形過程中，{10-12}拉伸孿晶對晶粒的旋轉和織構變化起到了重要的作用。在0°樣品和30°樣品中，還發現了{10-11}壓縮孿生，以及在其內部還伴隨著少量的{10-11}-{10-12}二次孿晶。 5、高溫下，對於{10-11}拉伸孿晶，當晶粒中只有一種孿生變體時，通常出現的是SF最大的變體，而當晶粒中出現多種變體時，出現的不再是SF最大的變體，不遵循Schmid定律。 該項目得出的重要結論為進一步闡明以Zr合金為代表的密排六方結構金屬的塑性變形微觀機理提供基礎理論方面的研究積累，對提高我國Zr合金等HCP結構工業金屬板材料質量及板材加工技術的自主創新能力具有十分重要的意義。
