等径角挤压变形奥氏体不锈钢的结构演化和力学性能及应用研究

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1、杨钢钢铁研究总院博士学位论文：摘要摘要等通道转角挤压(EqualChannelAngularPressing--ECAP)是制备块体纳米金属材料的重要方法之一。不同层错能的金属在ECAP过程中表现出不同的变形行为和力学特性。本论文以铸态及锻态二种304L奥氏体不锈钢为试验材料，进行了室温、高温的多道次的ECAP，并进行了ECAP试样的再结晶退火研究。深入分析和讨论了ECAP过程中304L奥氏体不锈钢的结构演化、ECAP变形条件下的形变孪生行为及马氏体楣变；研究了ECAP过程中力学性能变化及退火工艺对ECAP试样的组织与性能影响以及回复

2、与再结晶机制。经室温8道次挤压后，实现了奥氏体不锈钢的组织纳米化，得到两种纳米晶结构：(1)口’马氏体纳米晶，平均晶粒尺寸～74ntn；(2)Y奥氏体纳米晶，平均晶粒尺寸～3lnnl。马氏体纳米晶形成机制：(a)剪切带对初始大晶粒的分割；(b)连续的应变诱发，j占寸口’和，啼口’马氏体相变；(c)形成的马氏体以位错细化机制分割晶粒；(d)形成随机取向的纳米晶。奥氏体纳米晶形成机制：(a)剪切带对初始大晶粒的分割；(b)形成大量层错和形变孪晶，孪晶板条在随后挤压过程中断裂或二次孪生而细化，以及奥氏体滑移带相互交割而细化；(c)形成随机取

3、向的纳米晶。ECAP过程中产生的形变孪晶主要有二类：一类是孪生方向与剪切方向基本相同的大块孪晶，孪生机制是极轴机制；另一类是与剪切方向有一定角度的、剪切带内和宽孪晶板条内形成的带状孪晶。孪生变形主要发生在剪切带及其交汇处，孪晶变形由剪切带内很高的应力集中所激发，是应变局部化的结果。纳米晶(≤100rim)的孪生机制为晶界发射Shockley分位错机制，孪生形核于晶界，并通过相邻{111)滑移面上连续发射Shockley分位错长大，带宽(剪切带和宽孪晶板条)≤300nm的孪生机制也可以是晶界发射机制。Y—e转变以层错的无序叠加方式进行，

4、并与孪晶共生；马氏体相变以y呻s斗口’和y一口’二种方式进行，e属于过渡相，在转变过程中起中介作用。在，斗s一口‘转变过程中，口’、s和，之间保持取向关系：{11吼／／{oool}。／／{01％，<110>，／／<1120>,／／

5、-S关系：{011}。．／／{11lb，<111>∥／／<110>，。采用ECAP+再结晶退火工艺，可以获得超细组织的奥氏体不锈钢(2—5urn)。铸态组织通过ECAP+高温固溶工艺，可以获得与锻态相同的组织与性能，有可能实现铸锭的开坯。在退火过程中，低层错能的奥氏体不锈钢可以发生多变化过程以及形成位错胞过程。亚晶的形成与长大：(a)形变带一带内位错胞一亚晶；(b)形变带一高密度位错形变带界面一多边化一位错墙一亚晶。亚晶以晶界凸出机制迁移及合并机制生长。荐结晶形核与生长：亚晶的不断长大形成再结晶晶核，晶核以凸出机制迁移长大。凸出机制从

6、微观上看是台阶长大机制，合并机制从宏观上看是晶粒转动机制。这二种机制是亚晶长大与再结晶晶核生长的基本机制。形变孪晶和层错的消失，以及退火孪晶的长大可以发生在回复阶段，以凸出机制和合并机制进行的。关键词；等径角挤压变形，不锈钢，结构演化，孪生变形，马氏体相变，力学性能，纳米晶粒，超细组织，铸锭，开坯，再结晶退火，回复，再结晶，台阶长大机制，合并长大机制，层错，形变挛晶，退火孪晶。H杨钢钢铁研究总院博士学位论文：摘要Microstructuralevolutionandmechanicalpropertiesandapplicationo

7、fECAP-edausteniticstainlesssteelAbstractEqualChannelAngularPressing(ECAP)isoneoftheimportantmethodstoobtainbulknano—metals．DuringECAPprocess，metalswithdifferentstackingfaultenergy(SFE)exhibitdifferentdeformationcharacteristicsandmechanicalbehaviors．Inthispaper，bothas-ca

8、standasforged304LausteniticstainlesssteelwereselectedtocarryOutECAPtestatroomtemperatureandelevatedtemperature