晶界特征分布的金屬材料論文范文

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一、晶界工程的實現途徑

一般情況下，對于晶界工程進行形變熱處理工藝的途徑主要有變形、退火，而對于工藝系數的控制需要對多晶體金屬材料的變形量、退火時間和退火溫度等進行科學合理的控制。為了能夠使金屬材料的晶粒更加得到細化，可以采用對金屬材料進行軋制等變形工藝進行加工，采取這一變形工藝還能夠促使在接下來的退火過程中特殊晶界的產生。如表1所示，就是在晶界工程中采取的形變熱處理工藝的總結表格。1．反復再結晶。反復再結晶指的是對金屬材料采取20%～30%的形變工藝以及使用再結晶退火工藝，同時對其形變和再結晶退火過程進行反復多次，其中，再結晶退火的時間要控制在20min以內。2．單步再結晶。單步再結晶就是指對金屬材料采取50%～70%的中等變形工藝之后再使其處于較高的溫度下進行短時退火，一般來說短時退火的時間在1～2min內。3．反復應變退火。反復應變退火指的是對金屬材料采取2%～6%的微小變形之后再讓其置于較高溫度下進行短時退火的工藝，也可以是當金屬材料進行微小變形之后使其在比較低的溫度下進行長時間的退火工藝。其中，高溫下的短時退火時間要求控制在幾分鐘之內，而低溫下的長時間退火則要求有1～20h，并且退火處理的過程要求要進行反復多次。由于反復應變退火產生的變形量比較小，而在退火的過程中卻很難再對金屬材料的再結晶提供所需的驅動力，這樣一來就無法使金屬材料出現再結晶的情況，因此可以說，此工藝實際上是屬于一個回復、重復、反復的過程。4．單步應變退火。單步應變退火指的是對金屬材料進行6%～8%的較小變形或者是充分利用金屬材料中所剩余的應變力作為進行退火工藝的一個驅動力，將其置于低溫下進行長達數十小時的退火過程。通過采用以上幾種工藝都能夠使晶界的移動性得到明顯的提高，從而有助于特殊晶界的產生，并且最后使金屬材料的性能得以明顯提高，由此可見，由于受到不同變形量所具有的形變以及之后熱處理工藝之間的不同的影響，要想更好地使晶界工程得以實現，最好的途徑就是對以上幾種工藝進行綜合性的復合運用。

二、晶界特征分布的優化工藝

(一)晶界特征分布的優化工藝判斷。對于金屬材料是否已經完成了晶界特征分布的優化，若是單憑低ΣCSL晶界所具有的比例來判斷是不夠科學和不具充分性的。這是由于在特殊晶界中，其所具有的較高比例會因為對一般較大角度的晶界網絡無法進行阻斷的時候，那么金屬材料的晶界特征分布優化就無法達到效果，就無法對晶界所具有的開裂、腐蝕等性能進行提高，同時，對于特殊晶界來說，并不是在任何條件下都能夠將其的特殊性能進行表現。因此，這就要求對特殊晶界的比例、網絡結構和特性等進行綜合性的考慮，才能夠對晶界特征分布優化工藝的效果進行科學合理全面性的準確判斷。

(二)晶界特征分布的優化工藝研究的發展。20世紀60年代以來，材料科學得到了快速的發展，人們對于晶界的結構和行為也都有了更加深入的研究，從中獲得了有關于晶界結構和晶界特征的重要數據信息。但是一直以來對于多晶體金屬材料性能的應用大都局限于細化晶粒上，直到20世紀80年代中期，才開始有科學研究者提出了晶界特征分布這個概念，同時提出的概念還有“晶界設計”。經過了科學研究人員幾十年來的不懈努力和研究，在鋁合金、奧氏體不銹鋼、鎳基合金、銅合金等各種金屬材料中所采取的晶界特征分布優化工藝都獲得了重大的突破和發展。

三、結語

綜上所述，通過對金屬材料晶界特征分布的內涵、結構、實現方式和金屬材料晶界特征分布優化工藝的介紹分析之后，可以看出隨著時代的發展和社會的進步，金屬材料晶界特征分布優化工藝的研究也都得到了進一步的發展，對金屬材料的力學、化學和物理性能等都有著非常重要的影響作用。因此，為了能夠使多晶體金屬材料的力學、化學和物理性能等都具有較強的穩定性，這就要求科學研究人員需要加大對金屬材料晶界特征分布工藝優化的研究力度，使多晶體金屬材料的防腐性能等得到有效的提高。

作者：劉驥單位：西華大學