难变形多晶合金组织定向化对其塑形及变形行为的影响

随着材料物理、力学性能的不断提高，材料的形变问题变得尤为重要。难变形材料的塑性变形问题一直是材料学研究的热点和难点问题。设计新的组织结构并发展相应的组织控制技术来改善难变形材料的塑性变形能力具有重要的科学价值和现实意义。已有的大量研究结果表明材料的组织定向化并优化材料的晶界结构是改善和提高材料性能的有效手段。本项目提出利用定向显微结构改善材料的塑性变形能力。选用难变形多晶Fe-6.5wt%Si材料作为研究对象，研究定向再结晶过程中组织结构的变化及其对材料的变形机制和变形行为的影响，旨在阐明定向显微结构及晶界结构对塑性变形的影响机制，进而设计一种新的组织结构并发展相应的组织控制技术来改善难变形材料的塑性变形能力；通过本项目的研究掌握组织定向化对材料塑性和变形行为的影响机制。

随着材料物理、力学性能的不断提高，材料的形变问题变得尤为重要。难变形材料的塑性变形问题一直是材料学研究的热点和难点问题。设计新的组织结构并发展相应的组织控制技术来改善难变形材料的塑性变形能力具有重要的科学价值和现实意义。高硅钢具有优良的磁学性能，可应用于电力和电讯工业磁性材料的制造，但高硅钢的脆性较大导致加工困难而限制其应用。. 本项目提出利用定向显微结构改善材料的塑性变形能力。选用难变形多晶Fe-6.5wt%Si材料作为研究对象，研究定向再结晶过程中组织结构的变化及其对材料的变形机制和变形行为的影响，旨在阐明定向显微结构及晶界结构对塑性变形的影响机制，进而设计一种新的组织结构并发展相应的组织控制技术来改善难变形材料的塑性变形能力。项目首先研究了等温退火条件下高硅钢的再结晶规律。在此基础上对高硅钢的定向再结晶进行了研究，重点研究了组织定向化工艺参数与材料结构的内在关系。同时通过对定向组织对塑性变形的不均匀性和各晶粒变形的协调性的影响研究来揭示晶粒形态和尺寸、晶粒取向分布以及晶界结构对材料变形过程中的变形行为。.研究结果表明高硅钢的变形量对再结晶温度具有重要影响。不同冷轧变形量的高硅钢在合适的工艺条件下均能获得定向再结晶组织。然而，冷轧变形量越大，再结晶温度越低，再结晶形核率越高，所得到柱状晶的最大长径比越小。同时，变形量越大，变形织构越强，在晶界定向迁移过程中柱状晶前端形成小角度晶界或孪晶界的比例就越大。定向再结晶本质上是晶粒的选择性长大和晶界竞争迁移的结果。. 通过优化显微结构，深入认识和揭示了定向组织中的晶粒取向、取向梯度、局部应变梯度，成功地控制了晶界的特征分布。通过控制定向再结晶过程中晶粒的长径比可以获得具有大量的小角度晶界和低Σ值的重合点阵晶界。这种晶界特征分布有利于优化晶粒中位错组态及溶质原子的偏聚行为。同时，定向显微结构的晶粒形态为柱状晶，因此能够提供更多的晶界平行于应力方向，可以提供更大的局部应变区域。不同的晶界结构以及晶界两侧晶粒不同的晶体取向可以有效协调应变的不均匀性及晶界的应力集中。因此通过定向再结晶方法通过控制晶粒形态和晶界特征分布可以提高高硅钢的塑性及变形行为。通过控制晶粒形态和晶界特征分布，难以冷变形的高硅钢可以实现30%的冷轧变形量。