Page 21 - 理化检验-物理分册2023年第十期

刘佳文, 等: 多层梯度超细晶粒钛的变形机制

射电镜明场图, 显示了丰富的黑色斑点, 平均大小约 微裂纹尖端在非晶基体内以锯齿状方式扩展。因

为5nm , 该层均匀分布在非晶基体中, 右上方图为 此, 在加载过程中, 纳米晶沉淀会直接阻碍裂纹的扩
黑色斑点的高清透射电镜图, 清楚地显示出晶格条 展。但是在原始试样中并没有观察到纳米晶沉淀和
纹, 进一步证实了纳米晶粒的存在, 随着压缩应变的 微裂纹, 这是因为在压缩前后获得的透射电镜试样
进一步增加, 纳米晶沉淀的数量增加约20% ; 图7c ) 是在完全相同的条件下进行制备的, 说明以上特征

为大约20%应变下, 尺寸约为5~20nm 的小纳米 不是透射电镜试样制备造成的。
颗粒。 2.3.2 NG 层的 TEM 表征
压缩变形诱导了纳米晶的形成, 类似于非晶基 压缩至10%和30%应变后多层梯度钛 NG 层

体中变形诱导的纳米晶形成 [ 14-16 ] , 参考文献[ 17 ] 表 TEM 形貌如图 8 所示, 由图 8 可知: 在 10% 应变
明纳米晶的形成提高了非晶合金的塑性。透射电镜 时, NG 层 由 随 机 分 布 的 等 轴 纳 米 晶 粒 组 成; 在
观察显示, A / NC层( 应变约为35% ) 通过纳米晶沉 30%应变时, 材料出现更粗大、 细长的矩形或椭圆
淀与剪切带和微裂纹传播的相互作用, 分散了压缩 形晶粒, 左下方为相应的选区衍射图。与压缩前
时的应变集中。当微裂纹扩展穿过含有纳米晶沉淀 的试样相比, 压缩后 NG 层中可以观察到晶粒明显
的非晶基体时, 微裂纹扩展受到了阻碍, 而受抑制的 长大。

图8 压缩至10%和30%应变后多层梯度钛 NG层的 TEM 形貌

压缩至10%和30%应变后 NG 层中的粒度分 晶粒尺寸为40nm , 增长到10%应变下的70nm , 在

布直方图如图9所示。由图9可知: 在原始状态下 30%应变时, 晶粒进一步增长至100nm 。

图9 压缩至10%和30%应变后 NG层中的粒度分布直方图
研究表明 [ 18-21 ] , 在各种条件下变形的 NG 金属 种多层微观结构中, 塑性应变水平随晶粒尺寸而变
中, 机械能驱动纳米晶粒生长, 包括锻造、 拉伸载荷、 化, 因此, 其变形行为与复合材料类似。
压缩和压痕。晶粒生长与晶界( GB ) 活动有关 [ 22 ] 。 2.3.3 UFG 核心的 TEM 表征
分子动力学模拟和试验结果表明, NG 材料的变形 TEM 观察结果表明, 30%应变后的 UFG 核心
在很大程度上取决于晶界活动, 如晶界滑移、 旋转和 发生了局部剪切。 UFG Ti核心在 30% 应变压缩

迁移 [ 23 ] 。在压缩试验过程中, MHSTi 的 NG 层中 后, 其微观结构的 TEM 形貌如图10所示, 由图10
晶粒长大, 产生了晶粒尺寸较大的微观结构。在这 可知: 这些局部剪切区域外为等轴晶, 而在这些剪切

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