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奥氏体不锈钢A304晶界特征与晶界强度的关系

作　者: 郑磊
导　师: 宋申华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: 纳米压痕技术 EBSD技术晶界硬度晶界取向差 Brandon’s ratio
分类号: TG142.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 179次
引　用: 2次
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内容摘要

在工程实际中,金属材料的脆性断裂事故通常是由沿晶断裂引起的。沿晶断裂的原因是晶界强度小于晶内强度。晶内强度比较稳定,而晶界强度受晶界结构和成份的影响。晶界结构主要是指晶界的取向差;晶界成份主要指杂质的偏聚浓度。另外,由于晶界强度不易测定,通常用晶界硬度表征晶界强度。本文利用纳米压痕仪测量了A304奥氏体不锈钢晶界附近的(纳米)硬度值和弹性模量,利用电子背散射衍射技术(EBSD)测量了晶界的取向差。结果表明晶界包括一般晶界和特殊重位点阵晶界,其中重位点阵晶界主要是Σ3晶界。试验主要测量了无杂质偏聚的试样,观察到如下现象:(a)某些随机晶界和Σ3晶界两侧晶粒内部的硬度不相等;(b)随着压头载荷的增加,硬度值逐渐减小;(c)随着压痕到晶界的距离减小,硬度值增大。分析发现一般晶界的硬度值随着取向差的增加而增加。虽然Σ3晶界的取向差一定,但它的硬度却不是一个常数,且硬度的变化范围要比一般晶界的大。硬度最大值和最小值都出现在Σ3晶界处。由于晶界两侧晶内硬度不一定相等,我们采用了晶界硬度与晶界两侧晶内较小硬度的比率作为晶界强化率。结果表明一般晶界的强化率随着取向差的增加而增加。另外,本文还对晶界的硬度值、强化率与Brandon’s ratio之间的关系进行了研究,发现随着Brandon’s ratio的增加Σ3Σ3的硬化率没有太大的变化,但Σ3晶界的硬度却在增加。为了弄清杂质晶界偏聚是否对晶界硬度有影响,本文还测量了有磷偏聚的试样。结果没有观察到明显的晶界强化或弱化的现象。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-25
  1.1 课题的来源及目的意义  9-10
  1.2 相关领域的研究成果及存在的问题  10-13
  1.3 晶界的取向差与晶界点阵模型  13-15
  1.4 晶界能量和晶界特性  15-16
  1.5 纳米压痕原理  16-18
  1.6 EBSD原理  18-20
  1.7 晶界强化机制  20-23
    1.7.1 晶界与位错的相互作用  20-21
    1.7.2 晶界的运动  21
    1.7.3 晶界发射位错机制  21-22
    1.7.4 晶界强化以及亚晶界和相界的强化作用  22-23
  1.8 主要研究内容  23-25
第2章实验方案及过程  25-35
  2.1 实验设备的准备  25
  2.2 试样的制备  25-27
    2.2.1 试样的材料的选择  25
    2.2.2 试样的热处理  25-26
    2.2.3 试样的抛光处理  26-27
  2.3 纳米压痕测试  27-31
  2.4 EBSD测试  31-34
  2.5 维氏硬度测试  34
  2.6 本章小结  34-35
第3章实验结果及分析  35-53
  3.1 实验数据的处理  35-36
  3.2 纳米压痕值与维氏硬度值的比较  36-37
  3.3 晶粒尺寸分布以及晶界取向差的分布  37
  3.4 无偏聚试样中的现象  37-50
    3.4.1 载荷大小以及距离对硬度值的影响  37-43
    3.4.2 压痕之间的距离对彼此硬度的影响  43-44
    3.4.3 晶界两侧晶内硬度不相等的现象  44
    3.4.4 取向差和晶界硬度以及晶界硬化率的关系  44-48
    3.4.5 Brandon’s ratio 对CSL晶界硬度和硬化率的影响  48-50
  3.5 晶界偏聚对晶界硬度的影响  50
  3.6 讨论分析以及和其他研究的比较  50-52
  3.7 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-59
致谢  59

奥氏体不锈钢A304晶界特征与晶界强度的关系

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