金属材料晶界特征分布(GBCD)优化研究进展介绍.pdf

第36卷 第8期 稀有金属材料与工程 V01．36．No．8 2007年 8月 RAREMETAL～L盯ERnLSANDENGINEERING 2007 AugIlst 方晓英1，一，王卫国1，周邦新2 (1．山东理工大学，山东淄博255049) (2．上海大学，上海200072) 摘 要：总结了基于退火孪晶的金属材料晶界特征分布(GBCD)优化研究进展，并重点讨论了退火孪晶诱发GBCD 优化的“∑3再激发”模型、“高∑．csL晶界分解反应”模型和“非共格∑3晶界迁移与反应”模型。指出“非共格∑3 晶界的迁移与反应”应是基于退火孪晶的中低层错能金属材料GBCD优化的微观机制；进一步研究非共格∑3晶界的 成因及其在GBcD优化过程中的行为是十分必要的。 关键词：金属材料；低∑重位点阵晶界；晶界特征分布 中图法分类号：TGlll．7 文献标识码：A 文章编号：1002—185x(2007)08．1500．05 1．1 晶界特征分布 character GBCD优化工艺 (grainboundary 形变退火是中低层错能面心立方金属材料进行 distribution，简称GBcD)优化亦称晶界工程(grain GBcD优化最主要的工艺方法，其工艺路线可简单归 boundaryengineering，简称GBE)，意在通过大幅度增 加特殊晶界比例来改善某些多晶材料的性能。目前关 纳为4种：其一，小变形(变形量低于10％)后进行 于特殊晶界的定义，一种是基于晶界几何特征的，也 称“低∑重位点阵(coincidencesitelattice，简称CSL)火温度低，GBcD优化过程主要发生在回复和再结晶 晶界”(∑值≤29)；另一种是基于晶界性能的，即那初期。另外长时间的低温退火可以通过位错的滑移和 些具有低的晶界偏聚行为和良好的耐晶间腐蚀性能的 攀移，使局部点阵和晶界面取向变动【9】，使∑3”(即=l， 晶界被称为特殊晶界[1J。一般地说，低∑CSL晶界原 子排列有序度高和自由体积小的结构特点赋予它具有 微调(fine 上述特殊性能【2~5】，因此，低∑cSL晶界和特殊晶界 通常被认为是相同的含义但提法不同。 30 应该指出，在合金中通过大幅度增加低∑CSL晶 段，但由于退火时间短，避免了晶粒粗化。例如，对 界的比例来改善多晶材料沿晶界失效行为大多是基于 Pb合金【11】进行30％变形后在270℃退火8min，可得 退火孪晶的GBCD优化，这一原理只适用于中低层错 能面心立方金属如镍基合金、铅合金、奥氏体不锈钢 于30 和铜合金等。此外，针对高层错能面心立方金属如铝 进行两步退火工艺(低温长时间退火+高温短时间退 基合金，还有基于织构的GBCD优化，以及针对某些火)【12】。该工艺成功应用于无氧铜的GBcD优化中， 体心立方金属如高硅的铁硅合金、钼等脆性问题的 两步退火使小变形后样品的低∑CSL晶界(∑≤29) GBCD优化研究。限于篇幅，本文主要归纳目前国内 的比例由70％提高到85％以上。其四，采用多次冷轧 外研究最多的基于退火孪晶的GBcD优化研究进展， 和退火处理，每次按第一或第二种工艺处理，一般进 对某些热点问题如退火孪晶诱发GBCD优化的微观机 制进行了讨论，寻求GBCD优化研究新的切入点。 次形变+再结晶过程中来完成，这样，变形后合金在短