【摘 要】
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滑移作为材料的塑性变形方式之一,一直受到研究者的广泛关注。长久以来,层错能(SFE)都被视为决定面心立方(fcc)晶体滑移方式的主要因素,但近年来关于高层错能Cu-Mn合金的拉伸和压缩研究证实,在SFE不变的情况下,短程有序(SRO)结构才是影响滑移方式最重要的因素。虽然SRO对Cu-Mn合金滑移方式的影响已得到了证实,但其在塑性变形过程中含量变化对位错结构演化的影响尚未见报道。本文主要通过不同变
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目51571058和51871048;
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滑移作为材料的塑性变形方式之一,一直受到研究者的广泛关注。长久以来,层错能(SFE)都被视为决定面心立方(fcc)晶体滑移方式的主要因素,但近年来关于高层错能Cu-Mn合金的拉伸和压缩研究证实,在SFE不变的情况下,短程有序(SRO)结构才是影响滑移方式最重要的因素。虽然SRO对Cu-Mn合金滑移方式的影响已得到了证实,但其在塑性变形过程中含量变化对位错结构演化的影响尚未见报道。本文主要通过不同变形量的单向拉伸以及不同周次的总应变幅控制拉-压循环实验,并结合透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)的观察与分析,系统研究了不同Mn含量粗晶Cu-Mn合金塑性变形微观机制的演化。Cu-Mn合金在单向拉伸实验中,其微观结构发生以下变化:Cu-5at.%Mn合金在不同拉伸变形量下的特征位错结构均为位错胞;Cu-7at.%Mn和Cu-10at.%Mn合金在拉伸过程中经历了由小变形量下的平面滑移带演变为大变形量下的位错胞和胞墙结构;Cu-20at.%Mn合金在不同变形量下的位错结构均为平面滑移带。以上位错结构演化规律表明,合金的SRO对位错结构的演化具有重要影响,随着SRO的提高,合金在变形初期的特征结构由位错胞转变为平面滑移带,且平面滑移带的数量增多、间距减小,同时SRO较高的合金在后续的形变过程中更不容易产生波状滑移型位错结构。不同Mn含量Cu-Mn合金表现出相似的拉-压循环应力响应行为。三种合金在所选取总应变幅下均表现出初始循环硬化以及后续的循环应力饱和现象,这分别与Cu-5at.%Mn和Cu-10at.%Mn合金中产生的驻留滑移带(PSBs)和Cu-20at.%Mn合金中产生的驻留吕德斯带(PLBs)有关。通过TEM观察发现,Cu-5at.%Mn合金在循环变形的早期以位错脉络结构为主,然后逐渐演化为长直位错墙、胞墙结构和迷宫等位错结构;Cu-10at.%Mn合金在循环变形的早期阶段,位错结构则以平面滑移带结构为主,随着塑性应变的累积,位错脉络结构开始出现并逐渐发育完全,并且含量逐渐增多,最终断裂时虽仍有少量平面滑移带,但位错结构更以迷宫和长直位错墙为主;Cu-20at.%Mn合金在各个变形阶段的位错结构均表现出位错平面滑移特征,随循环周次的增加由平面滑移带逐渐演化成大量PLBs的形成。Cu-Mn合金在对称循环加载条件下表现出的位错结构演化特征再次证明,SRO对fcc金属材料塑性变形过程中微观机制演化起到了至关重要的影响。
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