純鐵定向凝固織構及相變織構研究.pdf

1、多晶材料的力學性能與物理性能與材料中的晶粒取向分布密切相關。認識各種加工條件下晶體學擇優(yōu)取向或織構的演變，對于優(yōu)化加工工藝，預測及提高產(chǎn)品性能至關重要。擇優(yōu)取向或晶體學織構強烈影響材料的各向異性，它通常是機械變形與熱處理產(chǎn)生的結果。大量的研究表明，在許多金屬或非金屬材料及其化合物的定向凝固過程中，材料通過晶體競爭生長的方式形成強織構；由于不同的凝固熱參數(shù)和材料本身的結晶學各向異性，定向凝固中的擇優(yōu)取向或織構類型呈現(xiàn)出多樣化。雖然如此，尚

2、鮮有關于定向凝固中的相變織構的報道。應當指出，相對于通常同時包含了相變織構與形變織構或再結晶織構的壓力加工過程，利用定向凝固加工過程形成的織構來研究相變織構將更加簡潔，這是因為后者的織構形成過程未引入通常意義下的應力或回復力，故剔除了形變織構或再結晶織構的影響。實踐中，定向凝固經(jīng)常被用作制備各種結構材料和功能材料的重要手段。在這些材料中，立方結構材料的定向凝固相變織構的研究就顯得相對簡化，同時不失去其一般的意義。 在本研究中，以

3、電工純鐵為原材料，通過高速凝固法（HRS法）和區(qū)域熔化液態(tài)金屬冷卻法（ZMLMC法），制備了研究試樣。用宏觀分析、金相顯微分析及X射線衍射分析三個不同的層次檢驗和分析了定向凝固狀態(tài)。結果顯示，抽拉速率為100μms-1的HRS法制備的試樣定向效果不好，而抽拉速率為15μms-1的ZMLMC法制備的試樣定向效果好。金相顯微分析定向效果好的試樣，顯示大量沿凝固方向整齊排列的柱狀晶，成分過冷致使柱狀晶又分叉形成的羽毛狀枝晶組織。鑒于電工純鐵通

4、常被用作軟磁材料，本研究對比測試了定向凝固試樣、未定向凝固試樣及熱軋電工純鐵制成的環(huán)狀磁體的軟磁性能，結果顯示定向凝固試樣的最大磁導率明顯高于另外的兩種試樣，同時矯頑力低于另外兩種試樣。 人們已經(jīng)熟知，鐵合金的固態(tài)相變在母相與產(chǎn)物相之間存在某種特定的取向關系，比如Bain關系，K-S關系或者西山關系。當母相中有擇優(yōu)取向或織構時，織構將被產(chǎn)物相以特定的方式繼承。定向凝固的純鐵相變后，利用附帶二維面探測器的X射線衍射儀在室溫下測出了

5、顯著的織構，即{110}<001>織構。但高溫相的織構狀態(tài)卻幾乎無法測量，原因是高溫下衍射的背底輻射太高。為了確定相變的取向關系，將織構試樣加熱至奧氏體區(qū)后水淬，在透射電子顯微鏡下觀察并確定α相與γ相的取向關系為(02_2)γ//(_200)α，[011] γ//[011] α及(_11_1)γ//（10_1）α，[220] γ//[111] α；采用逆向推理的方法，從實測α相的織構取向經(jīng)相變?nèi)∠蜃儞Q推導出定向凝固純鐵的高溫γ相與δ相的