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利用SEM-ECC技术对不同取向铜单晶体疲劳位错结构的研究

作　者: 周杨
导　师: 李小武
学　校: 东北大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: SEM-ECC技术铜单晶体位错结构驻留滑移带形变带
分类号: TG146.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

不同取向铜单晶体的循环形变行为和循环形变过程中形成的疲劳位错结构多年以来就是众多研究者所关注的课题。目前,人们虽然对不同取向铜单晶体宏观循环形变行为的研究比较全面,但对双滑移和多滑移取向铜单晶体的微观位错结构的认识还远远不够。本文在标准取向三角形不同边上选取了具有一定代表性的[223]共轭双滑移取向和[233]共面双滑移取向,还有具有最大Schmid因子(Ω)的[4 18 41]单滑移取向以及[111]多滑移取向铜单晶体作为研究对象,利用扫描电镜电子通道衬度(SEM-ECC)技术对其进行微观观察,得到了一些有关微观结构的新结果。通过对[4 18 41]晶体表面疲劳位错结构的观察发现,随着应变幅的增大,[4 1841]晶体中观察到的PSBs呈现不同的位错组态,即依次为典型楼梯结构、由一些单PSB组成内含位错胞的粗滑移带以及向迷宫结构和胞结构转变中的窄PSB。然而,位错胞在γpl=3.3×10-4和γpl=1.3×10-3如此低的应变幅下出现于PSBs中又表明,在单滑移铜单晶体中,胞结构并非只在高应变幅下的循环变形中产生,它还会出现在较低的应变幅下。[223]和[233]晶体中的观察结果表明,[223]晶体表面出现的PSB是由一些沿主滑移面排列的不规则或较规则的位错胞组成的,而在应变幅γpl=6.2×104下[233]晶体表面出现了由不规则位错胞排列成的PSB。实际上,[233]晶体在塑性应变幅较低(1.3×10-4和3.4×10-4)时,就有一些伸长的胞结构从大量的脉络结构中开始转变。另外,[223]晶体中形变带(DBs)的位错结构由一些不规则的墙结构和胞结构组成,而[乏33]晶体中DBs的位错结构为类墙结构、位错墙、伸长的胞结构和致密的位错胞等几种微观形态。也就是说这两种双滑移取向晶体中形成的DBs呈现出不同的位错组态。对于[111]晶体,需要指出的是该晶体在低塑性应变幅γpl=8.8×105下出现了饱和现象,其饱和位错结构为类迷宫状的脉络结构。而在较高应变幅γpl=4.0×10-4下,该晶体虽然没有表现出饱和状态,但观察到此时的微观结构主要为位错墙和具有取向差的位错胞两种位错组态。有意思的是,这些具有一定取向差的位错胞不但沿主滑移面(111)排列成一种特殊的PSB,而且在PSB胞聚集成的整体结构中,出现了一个由具有高度取向差的位错胞组成的非常特别的区域,这些位错胞与再结晶的特点相似。以上SEM-ECC观察结果加深了对PSBs和DBs微观结构特征的认识,PSB中的位错结构随晶体取向和所施加的塑性应变幅改变而呈现出不同的特征,而DB中的位错组态受晶体取向、所施加的塑性应变幅、累积塑性应变和应变局部化等因素影响。

全文目录

中文摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-25
  1.1 引言  11-12
  1.2 研究概况  12-22
    1.2.1 循环硬化行为  12-14
    1.2.2 循环应力-应变响应  14-17
    1.2.3 疲劳极限  17-18
    1.2.4 形变带  18-20
    1.2.5 微观组织结构观察  20-22
  1.3 本论文研究意义、目的及内容  22-25
第2章实验方法  25-29
  2.1 样品制备  25
  2.2 循环变形试验  25
  2.3 表面位错结构观察  25-26
  2.4 ECC成象原理简介  26-27
  2.5 SEM-ECC技术的优越性  27
  2.6 SEM-ECC技术的发展和应用  27-29
第3章一个特殊单滑移取向铜单晶体的疲劳位错结构观察  29-37
  3.1 引言  29
  3.2 结果与讨论  29-36
    3.2.1 循环应力-应变行为  29-30
    3.2.2 微观位错组态的SEM-ECC观察  30-35
    3.2.3 PSB微观组态随塑性应变幅增大的演变  35-36
  3.3 本章小结  36-37
第4章双滑移取向铜单晶体的疲劳位错结构观察  37-55
  4.1 引言  37
  4.2 结果与讨论  37-53
    4.2.1 循环应力-应变行为  37-39
    4.2.2 饱和位错结构的SEM-ECC观察  39-52
    4.2.3 形变带内微观位错结构的影响因素  52-53
  4.3 本章小结  53-55
第5章 [111]多滑移取向铜单晶体的疲劳位错结构观察  55-65
  5.1 引言  55-56
  5.2 结果与讨论  56-63
    5.2.1 循环硬化及饱和  56-57
    5.2.2 饱和位错结构的SEM-ECC观察  57-63
  5.3 本章小结  63-65
第6章全文总结  65-67
参考文献  67-75
致谢  75-77
攻读硕士学位期间发表的论文  77

利用SEM-ECC技术对不同取向铜单晶体疲劳位错结构的研究

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