晶界结构对奥氏体不锈钢低周疲劳性能的影响(3)
表1 各类材料GBCD优化工艺参数及获得的结果
1.2 晶界结构
晶界结构的几何模型包括重合位置点阵(CSL)模型、DSC点阵、O点阵、结构单元模型和多面体单元模型等[5] [28]，其中应用最广泛的是重合位置点阵模型。Friedal在1928年提出重合位置点阵（CSL）的概念，即相邻两晶体L1、L2在绕旋转轴旋转时，旋转到某一角度θ时两晶体中某些原子的位置对称的点阵[27]。Kronberg和Wilson [6]后来提出重合点阵晶界理论。他们发现相邻的两晶粒在绕某一个旋转轴转到某一位置时，两晶粒中一些原子的位置是对称的，此时两晶粒就共有晶界上的某些原子，这就是重合位置点阵晶界。重合位置点阵CSL同时也称为相符点阵，具体定义为：设想两个点阵(设为L1以及L2)相互交叉，我们将L1作为参照点阵，同时我们把获得两晶粒相对取向的所有变换，例如平移、旋转等变换都由L2来完成。如果两个点阵的相对取向确定后，L2点阵就可以通过绕L1的公共轴设为【UVW】旋转θ角而获得。同时由L1和L2互相穿插的两个点阵，若某些点阵是相互重合的，这些点阵即被称为重合位置点阵，即CSL。为了定量表示重合位置点阵的数值，用Σ表示，表明重合位置点阵占晶体点阵的多少：
图1. 1 面心立方晶体绕[001]轴旋转28．10后产生的CSL[7]
图1.1表示的面心立方品体绕轴[001]旋转28.10后产生的重合位置点阵，其中由这些重合位置点阵构成的晶界就是重位点阵晶界，其CSL的Σ值等于17，即每17个白点或黑点就有一个点与黑点或者白点重合。当然，重合位置点阵晶界上的原子可能产生位置的偏移，而不会严格占据某些特定的位置，这主要是因为当晶界能量较高的时候，可能出现能量自发降低的现象[8]，因此，晶界上的原子会发生刚性松弛，使重位点阵原子发生偏移。
通常，Σ越大，CSL密度就越小[9]。当晶界能量较高时，重合位置点阵晶界上的原子将不严格占据规定的几何位置，而具有能量自发降低的趋势，使晶界原子发生刚性松弛。一般把具有特殊性能的晶界称为特殊晶界，它必须至少满足两个条件：1、晶界面为低Σ≤29的CSL晶界；2、重合位置点阵模型准则：取向角度差θ的最大偏离量Δθ应满足Brandon标准，即Δθ≤150。而Σ>29的CSL晶界和非CSL晶界称为一般晶界。小角度特殊晶界具有较低能量和迁移率，Σ3晶界包括共格、非共格孪晶以及不对称的倾转、扭转和不规则界面等，而退火孪晶则属于具有Σ3 CSL晶界结构的“共格孪晶”。在晶界迁移过程中，当三条晶界在同一结点相遇时，会发生3个晶界之间的聚合——分解作用，形成3条非特殊晶界、1条非特殊晶界和2条特殊晶界、2条非特殊晶界和一条特殊晶界以及3条特殊晶界等4种晶界形态。一般把含有2条或3条特殊晶界的三结点称为特殊三结点[10]。
1.3 实现晶界工程的途径
晶界工程的形变热处理工艺包括变形和退火两个步骤。需要控制的工艺参数包括退火时间、变形量和退火温度等。通过对材料进行轧制等加工变形不仅可以使材料的晶粒得到细化，而且也有利于在随后的退火过程中形成特殊晶界[11]。常用的加工工艺有以下几种：
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