氧化物对激光辅助增材制备CoCrNi介质熵合金低温拉伸性能的影响(二)



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江苏激光联盟导读:
本文探讨了LAAM制备不同氧化物含量的CoCrNi介质熵合金 , 探讨了氧化物对低温拉伸性能的影响 。 本文为第二部分 。
3.3. 加强机制
正如前面提到的样品A和B之间的明显差异在氧化物粒子的体积分数和大小(图1 B)以及位错密度(参见图3 d和g)的接地 。 加强机制LAAMed CoCrNi MEA主要包括晶格摩擦应力(σfr)边界强化(Δσgb) , 初始位错强化(Δσρi) 。 在本研究中 , 还考虑了氧化物的沉淀强化(Δσpr) 。 在这里 , 假设A和B的σfr是相同的 , 因为它只与材料本身有关 。 边界的贡献主要归因于元胞边界 。 细胞结构的近距离形态如图6所示 , 其中A和B样品的细胞尺寸分别为~5.28 μm和~4.36 μm 。 样品B中细胞尺寸稍小是由于氧化物颗粒的拖曳效应(图6b中标示) 。
如图3f和6b所示 , 氧化物颗粒主要沿胞体边界分布 。 根据XRD方法计算出A和B样品的位错密度分别为3.58 × 1014 m?2和1.79 × 1014 m?2 。 XRD分析结果如图7所示 , 其中A和B样品均为单一FCC相 。 利用ImageJ软件测量了氧化物颗粒的尺寸 , A、B样品中氧化物的平均颗粒半径分别为~0.17 μm和~0.26 μm 。 不同强化机制的计算结果如表2所示 。 B试样虽然生成了较多的氧化物 , 但其对YS的贡献仅比a试样高12 MPa 。 因此 , B试样较低的YS主要归因于较低的初始位错密度 。
图6 样本A (A)和样本B (B)的细胞结构 。

图7 竣工样品A、B的XRD分析结果 。

表2 对屈服强度不同因素的评估 。
3.4.拉伸试验后的微观结构演变

利用EBSD和EDX对断口附近的微观结构进行了观察和分析 。 样品B在298 K和143 K下拉伸断裂后的结果如图8所示 。 与样品A(在之前的研究中报告)类似 , 大多数晶粒经历了<111>方向//拉伸轴(<111>//TA)的旋转 , 这对于143 K断裂的样品更为明显(图8d) 。 在特写图中可以清楚地观察到孪晶界(TBs)(图8g和j) 。 TBs的分布如图8c和f所示 , 分别对应于图8a和d 。 图8b中标记位置的特写图和分析如图8g–i和l所示 。 如图8i和l所示 , 样品B中Cr2O3氧化物的存在由Cr和O的EDX元素分布进一步证实 。
氧化物主要沿富含Cr的细胞边界分布 。 相比之下 , 在143K(图8f)下断裂的样品B中观察到的TBs(约57.5%)比298K(约24.6% , 图8c)下断裂的样品B中观察到的TBs更多 。 143K时TBs的较高分数归因于低温下孪晶的早期激活 。 对于样品B , 298 K和143 K下的可比El主要归因于较高的TBs分数 , 这补偿了氧化物对El的有害影响 。 然而 , TBs在晶粒间分布不均匀 , 这是由于不同晶粒间区域变形不均匀以及晶粒尺寸和取向的差异造成的 。 如图8g、h和j、k所示 , 在氧化物周围观察到较高的KAM值 , 其中微孔更容易形核、聚结 , 并进一步导致断裂 。 因此 , 与氧化物体积分数较低的样品A相比 , 样品B的El较低是明确的 。

图8 拉伸试验后试样b断裂位置附近Cr和O (i l)的IPF图(a b d e)、hagb和孪晶界(tb)的BC图(c f g j)、KAM图(h k)和EDX图结果:(a-c g-i l)试样B在298 K处断裂 , (d-f j K)试样B在143 K处断裂 。 (g-i l)和(j K)分别对应(B)和(e)中黑色框所示的位置 。 (c)和(f)分别对应(a)和(d) 。

图9显示了在273 K、183 K和143 K下进行拉伸试验后样品A的微观结构 。 图9d-f清楚地概述了TBs的分布 。 相比之下 , 在143 K下断裂的样品显示出较高的TBs分数(~68.2%) , 而在273 K(~58.3%)和183 K(~51.8%)下断裂的样品中观察到较少的TBs 。 对于298K断裂的样品A , TB分数约为53.9% 。 与样品B类似 , 样品A也显示出TBs的不均匀分布 。 滑动的KAM和施密德系数(SF)图分别如图9g-i和(j-l)所示 。 显然 , 从均匀的KAM分布来看 , 在183 K下断裂的试样在晶粒间显示出更均匀的应变分布(图9h) 。

然而 , 如图9d、g、j和(f、i、l)中的虚线框所示 , 其他2个样品在EBSD分析位置均显示“变形带(LDB)”较少 。 LDB描绘了KAM值和SF值相对较低的区域 , 这意味着变形较小以及滑动变形能力较低 。 图9的底部面板显示了高度孪生区域SF图的特写观察 。 观察到一些具有较高SF值的层状结构 , 对应于拉伸变形过程中形成的孪晶 。 新形成的孪晶具有“软取向”(较高的SF值) , 并且在进一步变形过程中具有较高的滑动倾向 。 实际上 , 孪晶本身对延伸率的贡献很小(<3%的TWIP钢真实应变 , 如参考文献[44

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