双晶铜单向拉伸塑性变形机制的原位研究

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1、国内图书分类号：TG146.1+1密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文双晶铜单向拉伸塑性变形机制的原位研究年级2015级姓名张雪薇申请学位级别工学硕士专业材料科学与工程指导老师罗胜年教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TG453+.2U.D.C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisIn-SituStudyOnPlasticDeformationMechanismofBicrystallineCopperUnderUniaxial

2、TensileGrade:2015Candidate:ZhangXueweiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofScienceSpeciality:MaterialsScienceandEngineeringSupervisor:ProfessorLuoShengnianMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要铜及其合金是工业领域中受到广泛应用的金属结构材料，服役过程中在动、静载荷的作用下受力情况复杂。双晶的变形行为是理解多晶材料力学行为的基础，可以为研究多晶铜的塑

3、性变形提供实验和理论基础。利用原位扫描电镜技术（In-situSEM）结合数字图像相关方法(DIC)研究双晶铜样品在塑性变形过程中滑移带的演化行为。研究结果表明，晶界及晶粒取向对滑移带的产生及演化具有重要影响。正应变场Exx显示两晶粒内部、晶界附近分别有单、双系滑移开启，滑移带会造成局部不均匀变形，随着应变量的增加，滑移带的数量增多而强度下降，变形趋于均匀化。软取向晶粒[50-1]倾向于单系滑移，滑移带数量多且分布均匀；硬取向晶粒[1-53]倾向于多系滑移，滑移带数量少且强度较高。软取向晶粒比硬取向晶粒的平均正

4、应变Exx大，它们之间的差别在8％的拉伸应变后随着应变的增加而被放大，晶界产生更高的协调应力，使得晶界附近的剪应变Exy开始急剧增加。剪应变场Exy幅值远小于正应变场Exx幅值，晶界附近区域的剪切应变值Exy高于晶粒内部。利用原位电子背散射衍射技术（In-situEBSD）研究双晶铜样品在塑性变形过程中的晶粒转动行为。研究结果表明，晶界及晶粒取向对晶粒的转动产生重要影响。25%应变前不同区域均发生明显转动，25%应变后，晶粒转动主要发生在晶界附近。软取向晶粒内部区域的晶粒取向由[112]方向转向[001]-[1

5、11]连线方向，局部晶粒转动轨迹符合Sachs模型；晶界两边的局部晶粒转动轨迹与Sachs模型、Taylor模型均不相符；硬取向晶粒内部的取向始终处于[001]方向，转动轨迹符合Taylor模型。晶界附近的剪切应变影响局部晶粒的转动行为，而晶粒的局部转动会改变双晶铜样品内部的Schmid因子分布状态。几何必须位错图和EBSD衬度分布图显示在变形过程中晶界处的变形最不均匀。关键词：双晶铜；原位SEM技术；原位EBSD技术；数字图像相关处理方法；滑移带演化；晶粒取向转动西南交通大学硕士研究生学位论文第II页Abst

6、ractCopperanditsalloysarewidelyusedasmetalstructuralmaterialsintheindustrialfield,andthestressconditionsarecomplexunderthedynamicandstaticloadsduringservice.Thedeformationbehaviorofbicrystalisthebasisforunderstandingmechanicalbehaviorofpolycrystallinemateria

7、lsanditcanprovideexperimentalaswellastheoreticalbasisforstudyingtheplasticdeformationofpolycrystallinecopper.Theevolutionarybehaviorofslipbandswasstudiedbyin-situscanningelectronmicroscopy(In-situSEM)combinedwithdigitalimagecorrelation(DIC)duringplasticdefor

8、mation.Theresultsshowthatgrainboundaryandgrainorientationmakegreatinfluenceonthegenerationandevolutionofslipbands.ThenormalstrainfieldExxrevealsthatthesingleanddoubleslipsystemsareactivatedattwo