2013-6-19变形孪晶机制.ppt

* * * 形变孪生机制研究 汇报人：虢婷 日期：2013.6.19 试验表明在CG fcc里孪晶只发生在低温拉伸和/或者高应变速率条件下。MD模拟表明nc金属应该在形变孪生形核具有比它们的粗晶更大的优势。 孪晶界是位错滑移的有效阻碍，而且因此孪晶会增大纳米晶和纳米结构材料的强度。孪晶也被发现可以增加应变硬化速率和应变速率敏感性，从而导致塑性的提高。所以，孪生是一种可以同时提高强度和塑性的机制。 通过专门设计单晶Cu，作者不仅观察到大量纳米尺度的变形孪晶作者不仅观察到大量纳米尺度的变形孪晶，它有一个笔直的形状起源于晶界，而且发现它们中的一些终止于晶粒内部。这个观察清楚证明了变形孪晶可以通过从晶界连续发射不全位错来形核。 W. Z. Han, published online 3 June 2008 （Y.T. Zhu, X.Z. Liao, X.L. Wu） Available online 8 May 2011 review 1 晶粒尺寸 NC fcc金属里有个最佳晶粒尺寸，此时，孪生最容易，这个最佳晶粒尺寸可以通过一个分析方程来估计。影响这个最佳尺寸的因素包括层错能和剪切模量。当晶粒小于这个最佳值时，孪生随着晶粒尺寸的减小而更加困难。 拉伸试验表明晶粒尺寸对nt-Cu的硬化和塑性具有重要作用，较大的晶粒尺寸会抑制变形中更多的软化和位错回复。 (2012 Acta Materialia Inc. ) L. Lu 当晶粒尺寸不在孪生的最优尺寸范围，塑性变形会导致已有孪晶的去孪晶效果。 对于设计材料的微观结构，晶粒尺寸对孪生和去孪生具有关键作用，特别是nc材料。在一些情况比如循环载荷下它也影响nc的稳定性。 Y. T. Zhu Published online: 16 January 2013 2 层错能 具有高层错能 fcc的变形孪晶一般是很困难的。在设计新的纳米合金来获得高强度，塑性和韧性中堆积层错能可以通过合金来调整以提高变形。 (2012 Acta Materialia Inc. ) L. Lu 15 λ/nm nt-Cu的强度 3 孪晶层厚 MD表明临界孪晶厚度依赖于晶粒尺寸。晶粒尺寸越小，临界孪晶厚就越小。 Here n is determined according to the Hollomon–Ludwik power law, σ= K1 + K2 εn 循环应力卸载试验表明孪晶厚的减小可以降低nt-Cu可动位错的湮灭速率，这跟硬化也有关。 当孪晶厚度小于临界值时，更多的1就会在GB/TB相交处形核。另一方面，表面缺陷，比如台阶和锁即12，也会成为位错源并且增殖可动位错。是可动位错的活动促进了变形过程中位错塞积和硬化。 微观结构可以通过冷变形得以改善，这种改善与宏观应变成比例，这是另一种提高强度的方法。然而，室温也会发生晶粒或孪晶的长大而导致软化。 那么在长期服役中， nt-Cu中变形提高的强度能否得以保持？ 四 宏观应力 Rongmei Niu and Ke Han，Available online 6 March 2013 沉积态NT Cu是稳定的。相反，软化发生在碾压Cu中，并且这种软化会随着变形应变的增加而加速，即存储了应变能量。存储的应变能跟位错，不连续性TBs/不全位错和TBs的转动有关，这是孪晶粗化或去孪晶，回复和再结晶的驱动力。 1.对于nt-Cu，是不是孪生越容易，其强度就越高？这个临界晶粒尺寸是否也在15nm附近？此时的塑性又如何？ 2.沉积态nt-Cu和碾压nt-Cu的微观结构有什么不同，其软化是否可用前面的位错模型分析？又主要是什么导致了TB稳定性的不同？如果TB稳定，能否找到一个临界变形应变来获得可能的最大强度？ 3.能不能通过一定的工艺方法或者引入第二相来促使 其他nc材料也容易生成类似于沉积态的nt-Cu？ 4.能不能人为控制其中可动位错和固定位错比如位错从而 人为 调节材料的强塑性？ 五 总结 谢谢! NC fcc金属的形变孪生通过肖克莱不全位错从纳米晶界的发射而大量形成。换句话说，在大多数情况