【摘 要】
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{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界比一般晶界更耐蚀,提高此类晶界比例是显著改善铝及其合金晶界腐蚀性能的一个重要途径。为了掌握铝及其合金在形变及再结晶组织重构过程中生成{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界的本征行为。本文选用高纯铝作为研究对象,利用基于五参数分析的晶界界面匹配定量表征方法,测定了组织均匀化样品的晶界特征分布,研究了轧制变形和再结晶以及晶粒长大对{1 1 1}/{1 1 1}
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{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界比一般晶界更耐蚀,提高此类晶界比例是显著改善铝及其合金晶界腐蚀性能的一个重要途径。为了掌握铝及其合金在形变及再结晶组织重构过程中生成{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界的本征行为。本文选用高纯铝作为研究对象,利用基于五参数分析的晶界界面匹配定量表征方法,测定了组织均匀化样品的晶界特征分布,研究了轧制变形和再结晶以及晶粒长大对{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界的影响,基于金属学相关原理和离线原位分析方法探讨了此类晶界的形成机理,结合O点阵计算模拟和透射电子显微镜观察揭示了此类晶界的原子结构,为进一步能动调控此类晶界提供了理论和实验依据。本文主要研究成果如下:（1）经反复多向锻造及370℃再结晶退火45min得到的组织均匀化高纯铝样品中,具有{1 1 1}/{1 1 1}界面匹配特征的晶界出现的频率最高,达到5.43%,确认了此类晶界是高纯铝中的近奇异晶界。（2）轧制温度对高纯铝后续再结晶退火{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界的形成有显著影响。组织均匀化高纯铝在25℃、150℃和210℃下进行形变量为80%的单向轧制并在370℃再结晶退火45min,{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界的比例随轧制温度升高呈先上升后下降趋势,在150℃时达到最高值5.93%。150℃下单向轧制所形成的形变亚结构在后续再结晶退火过程中有利于{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界的形成。（3）轧制变形量对高纯铝后续再结晶退火{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界的形成有显著影响。组织均匀化高纯铝在150℃下进行形变量为68%、56%和44%的单向轧制并在370℃再结晶退火45min,{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界比例随轧制变形量的减小而降低。形变量为44%时{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界比例达到最低值3.03%。中小变形下应变储能不均匀,部分晶粒发生异常长大,在晶界迁移过程中会扫除部分{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界。（4）晶粒长大对后续再结晶退火{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界的形成有显著影响。将组织均匀化的样品在500℃下保温不同时间使其在再结晶的基础上进一步长大,{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界比例随着晶粒尺寸的增加而上升,当平均晶粒尺寸由38μm长大至77μm时,{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界的比例由3.91%增加至6.56%。离线原位电子背散射衍射和晶界迹线分析表明在晶粒长大过程中,{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界主要通过具有＜1 1 1＞/θ取向差关系的两个晶粒吞并周边晶粒并相遇后形成;具有＜1 1 1＞/θ取向差关系的相邻晶粒,其晶界通过再取向调整至{1 1 1}/{1 1 1}位置,亦可形成此类近奇异晶界。（5）高分辨透射电子显微镜观察发现,{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界存在旋错结构,其原子排列有序度显著高于一般晶界,O点阵模拟结果表明{1 1 1}/{1 1 1}近奇异晶界存在周期性匹配好区,这是此类晶界比一般晶界耐蚀的原因。
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