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      大角度晶界與材料韌性的影響關系

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      上文回顧:近β高強鈦合金高溫變形后的金相組織分析

      大角度晶界是指多晶材料中各晶粒之間的晶界稱為大角度晶界,即相鄰晶粒的位向差大于15°的晶界。

      a大角度晶界,b小角度晶界

      a大角度晶界,b小角度晶界

      一些文獻中提到了大角度晶界有利于材料韌性 但是都講得很少,具體是大角度晶界是怎樣影響韌性的?有沒有哪些文獻推薦呢?

      一般來說,韌性是材料塑性變形和斷裂全過程吸收能量的能力,是強度和塑性的綜合表現,強度是材料抵抗變形和斷裂的能力,而塑性則表示斷裂時總的塑性變形程度。因此,一般用材料在塑性變形和斷裂全過程中吸收能量的多少來表示韌性的高低。材料吸收的能量在微觀組織結構表現于缺陷形成/運動消耗的功,晶界是面缺陷,在該過程扮演重要角色,表現為協調兩側晶粒、阻礙缺陷運動/改變裂紋擴展軌跡,等等。這些并不需要什么科研文獻討論,教科書就說明了。當然,對于具體材料中具體界面的表現還是很有必要研究,其原理就是這些。

      這個現象很明顯的,在材料大塑性變形過程中,形成許多小角度晶界,材料硬脆,必須經過回復再結晶退火,形成大角度晶界,材料的韌性才能回升,可以參考很多SPD的文獻,里面都有記載和論述。

      大角度晶界主要是讓裂紋擴展變得困難,從而提高材料的韌性。小角度晶界,裂紋很容易擴展,只要偏轉一點就能沿著下一個晶界擴展,韌性降低。

      晶界增多,在相同體積下使得晶粒數目增多,多晶晶體在變形的時候,變形能夠分散在更多的晶粒中,使得材料不容易破碎

      大角度晶界研究中有一個“重合位置點陣”模型,就是說兩個相鄰的晶粒的原子可以形成一個新的點陣,這就降低了晶界自由能,并且大角度晶界的重合位置一般都是和點陣位置的密排面重合,,而塑性變形時,滑移面也是密排面,因此能夠增加塑性變形的滑移系(滑移面)。所以能夠促進塑性變形??梢詤⒖家幌隆督饘賹W》

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