| 题名 | 金属材料在脉冲电流作用下微观结构的演变机制 |
| 作者 | 王新丽 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-01-08 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 成会明 |
| 关键词 | 脉冲电流 偏析 定向纳米孪晶 电导率 形核率 再结晶 回复 |
| 其他题名 | Mechanisms of Microstructural Evolution in Metallic Materials by Electric Current Pulses |
| 学位专业 | 材料物理与化学 |
| 中文摘要 | 脉冲电流处理技术可以在很短时间内在反应体系中产生或与外界交换高密度能量，使一些在平衡状态下很难实现的过程得以实现，从而获得性能优异的金属材料。作为一种快速非平衡处理手段，脉冲电流处理技术日益显示出其在材料加工中的作用，但是关于电流作用下材料中微观组织和结构的演变机制尚不十分清楚。本论文研究了H59黄铜中铅杂质相在脉冲电流作用下的行为机制；探讨了脉冲电流作用下H59黄铜中定向纳米孪晶的生成机理；并分析了脉冲电流处理对金属材料回复和再结晶过程的影响。 通过对比常规热处理和脉冲电流处理对H59黄铜中铅杂质的影响，发现经过脉冲电流处理后，试样有效部分的杂质铅颗粒发生细化，且由于铅原子显著的长程扩散，细化后的铅颗粒发生偏析并沿晶界弥散分布。这种现象不同于一般的快速加热和快速冷却过程，也无法用经典的电迁移理论予以解释。理论分析表明：由于杂质相铅颗粒的电导率高于黄铜基体的电导率，引起电力线分布不均匀，从而导致含有铅颗粒的黄铜基体的自由能高于周围无铅颗粒基体的自由能；并且随着电流密度的增大，自由能差增大，最终导致大块铅颗粒破碎。此外，理论计算结果还表明：脉冲电流处理大幅度降低了铅原子在基体中的扩散激活能，提高了铅原子的扩散速率。 通过高分辨透射电镜观察发现，具有双相结构的H59黄铜粗晶试样经高密度脉冲电流处理后，得到大量与电流方向平行的定向纳米孪晶。基于脉冲电流可以降低相变中高电导率相的形核势垒从而提高其形核率的理论分析，提出了定向孪晶结构的形成与晶体各晶面电导率的各向异性密切相关的思想。理论分析指出：在脉冲电流作用下，相晶核沿高电导率晶面（{011}晶面）的形核率远高于其它晶面，从而使相沿{011}晶面定向形核，形成定向的纳米/亚微米相组织，在随后的快速降温过程中，相发生马氏体相变并按照一定的取向关系切变到相，在试样中形成大量定向纳米孪晶。 研究了控轧控冷X70管线钢在不同脉冲电流密度下微观结构的变化规律。结果表明：当脉冲电流处理引起的Joule热温升低于材料的相变温度时，由于脉冲电流对位错运动的促进作用，晶粒的细化可以归结为脉冲电流促进了再结晶形核和抑制了随后再结晶晶粒的长大；当脉冲电流处理引起的Joule热升温高于材料的相变温度时，脉冲电流作用下的晶粒细化可以归结为电流对相变过程的影响，即电流降低体系相变形核势垒从而提高形核率的效应。通过与常规回复退火处理比较，发现脉冲电流处理可以在不改变晶粒大小的同时，显著提高回复速率，缩短回复时间 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 99 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16848]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王新丽. 金属材料在脉冲电流作用下微观结构的演变机制[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
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