激光冲击辅助的奥氏体不锈钢组织与性能研究(6)
1.3.2.4 基于合金化改善晶界特性的GBE
基于合金化改善晶界特性的GBE是指通过改变合金化，选择合适的元素添加到原合金中以显著改善其晶界特性，从而有效抑制合金的沿晶失效行为。王崇愚等人[18]在掺杂晶界电子结构及能量学方面的研究表明：C、B和N具有塑化元素特征，预期有强化晶界作用，P和S则显示脆化元素特征，将促进晶界断裂，这些理论预期已为实验所证实。可以理解，基于合金化改善晶界特性的GBE将在脆性材料增塑和高温合金晶界强化等研究领域发挥独到作用。
1.3.2.5 GBCD优化微观机制
到目前为止，针对基于退火孪晶的GBCD优化微观机制，共提出了四个不同的模型。它们分别是Randle[19]提出的Σ3再激发模型(Σ3 regenerating)，Kumar[20]提出的高ΣCSL晶界分解反应模型(high Σ-CSL boundary decomposition)，Shimada[21]提出的特殊片段模型(special fragmentation)以及王卫国和周邦新等人[14]提出的非共格Σ3晶界迁移反应模型(migration and interaction of incoherent Σ3 boundaries )。深人分析上述各模型不难发现，其中前三个模型均存在重大缺陷，主要表现在Σ3再激发模型不仅无法解释“在只存在共格Σ3孪晶界的情况下，材料的GBCD得不到优化”这一实验结果[14,19]，而且其主要观点“大量高能量的非共格Σ3晶界是由低能量的共格Σ3晶界作用所致”还直接违反能量最小原理；高Σ-CSL晶界分解反应模型不能解释“在优化了GBCD中，为什么只存在Σ3，Σ9和Σ27这三种类型的特殊晶界”这一普遍实验结果；特殊片段模型则与“不是所有的共格孪晶对都能在一般大角度晶界网络上引人特殊片段”这一实验结果[22]相矛盾。
1.3.3 实现晶界工程的途径
通常，实现晶界工程的形变热处理工艺由变形和退火两个步骤组成，而据相关文献表明变形过程又有激光冲击辅助和冷轧两种实现途径。实现晶界工程的形变以及热处理工艺主要有应变再结晶和应变退火。应变再结晶包括反复应变再结晶和单步应变再结晶，应变退火也包括反复应变退火和单步应变退火。无论怎样，晶界工程的形变热处理工艺总是由形变和退火两个步骤组成，因此需要控制的主要工艺参数包括应变量、退火温度以及退火时间等。
反复再结晶即先对材料进行20%-30%的形变以及在较高温度（0.5-0.8Tm）下进行再结晶退火，并多次重复该过程的处理工艺，退火时间一般比较短；单步应变再结晶即对材料进行50%-70%较大变形后，在较高温度下短时(1min-2min)退火。R. J. Romero和L. E. Murrt[23]在研究304奥氏体不锈钢与扭矩相关的层片状碳化物(M23C6)的增长时进行70%的大变形量以及在1000℃时1min短时退火，得到细小的晶粒；反复应变退火即对材料进行2%-7%的较小变形后，在较高温度下进行较短时间退火，并多次重复该过程；或者是在对材料进行较小变形后，在较低温度下(0.38-0.4Tm)多次进行6-14h较长时间的退火处理。由于形变量小，在退火过程中(温度较低)足以提供使材料发生再结晶所需的驱动力，材料不会发生再结晶，因而也是一种回复过程；单步应变退火即对材料进行5%-10%的较小变形后，在较低温度下进行长时间(数小时以上)退火。研究[24]表明小变形量(5%-10%)后再经过适当长时间退火不仅可以明显增加特殊晶界的比例，而且一般大角晶界网络的连通性可以被有效阻断，晶间腐蚀抗力也能明显提高。
1.3.4 晶界工程研究进展
利用晶界工程技术即晶界特征分布优化技术，来提高多晶材料中的特殊晶界的比例并优化其晶界特征分布，可以明显地提高材料的晶界失效抗力。近年来，金属材料晶界工程研究的热点主要集中在304不锈钢、316不锈钢、镍和镍基合金、铜及其合金、铝及铝合金以及铅基合金等方面。
上一篇：镍基高温合金制备中选晶行为的研究
下一篇：硬铝热微挤压工艺研究+文献综述