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太阳集团tcy8722网站王慧远团队Acta Materialia:基于位错-向错拓扑反应预测金属变形过程中的晶粒旋转和晶界形成机制

发布日期:2023-03-14 作者: 编辑:外事办公室 点击:

近日,太阳集团tcy8722网站高一鹏教授、查敏教授、王慧远教授团队在金属晶界塑性领域取得新进展。研究成果以Deformation-induced grain rotation and grain boundary formation achieved through dislocation-disclination reactions in polycrystalline hexagonal close-packed metals”为题,于2023311日在线发表在《Acta Materialia》上。

 

金属中常见的塑性变形机制包括位错塑性、孪晶塑性和相变塑性等,除此之外,晶界塑性(例如晶粒旋转和晶界滑移)也经常在多晶材料中被观测到。根据文献报道,晶界塑性不仅能够承载塑性应变,还可以协调由于晶体各向异性引起的晶粒间不相容性。特别对于纳米晶体变形和高温超塑性变形,晶界塑性甚至可以成为其主要变形机制。尽管大量的实验已经证实了晶粒旋转变形机制的发生,但目前仍然缺少严格的数学方法来量化晶粒旋转和预测变形织构。

1:晶界形成的分类情况:(a)倾转晶界,(b)特殊扭转晶界,(c)混合晶界和一般扭转晶界。

 

为了解决这个问题,本文通过分析位错、向错等微观缺陷的拓扑关系,引入了旋转因子来判定加载过程中滑移系的开启和旋转倾向。晶粒/亚晶粒旋转和相关晶界结构可以通过Frank-Bilby方程的广义对偶解来预测。针对HCP镁合金中多种类型的位错和向错,将晶粒旋转和晶界形成机制进行了系统的分类,并通过背散射电子衍射(EBSD)等先进技术表征验证。这项工作不仅提出了一种基于位错和向错之间拓扑反应来研究晶粒/亚晶粒旋转的理论方法,还为多晶金属的塑性/超塑性变形机制研究提供借鉴。

2:通过两组位错形成小角度晶界:(a)退火样品IPF图,(b)变形样品IPF图,(c)理论预测的晶界面,(d-f)向错密度分量测定,(g-i)几何必需位错密度分量测定。

 

材料加工工程专业博士研究生杜春风为本文的第一作者。通讯作者为太阳集团tcy8722网站高一鹏教授、王慧远教授,该工作得到了国家自然科学基金面上项目和重点项目的资助。

 

论文全文链接:https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118855

 

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