纯钛单晶微尺度试样原位压缩力学行为研究

【作者】 孙巧艳； 肖林； 孙军；

【机构】 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室；

【摘要】 金属钛属于密排六方晶体结构,其室温下的变形方式比较复杂,存在孪生和滑移两种变形方式,并且随着晶体位向的改变而发生变化。我们选择晶体位向位[1120],其变形方式以柱面滑移为主。本文用聚焦离子束技术(focus ion beam)加工了0.7μm和1.6μm的纯钛单晶柱状试样,在装备微力压缩系统的扫描电镜(in situ scanning electron microscope compression)和透射电镜下(in situ transmission electron microscope compression)对纯钛柱状试样进行压缩,分别观察了试样压缩过程中滑移台阶形成过程和晶体缺陷(位错)萌生和运动规律,记录了压缩过程中位移、载荷随时间的变化,TEM下的压缩记录下了压缩过程中形状和内部晶体缺陷随时间的演变过程。结果表明,纯钛单晶体微尺度下塑性变形为位错萌生机制控制,具体表现为在应力应变曲线的塑形变形阶段的多次应变突发现象,导致应力应变曲线呈现"楼梯状"。根据压缩过程的录像记录结果,以时间为参考点,发现应变突发导致应力曲线"台阶"与录像中试样表面滑移台阶的形成相对应。在透射电镜下原位压缩结果表明位错更易于从试样顶端萌生,向晶体内部扩展,位错相互作用明显,部分位错滞留在晶体中,导致晶体位错数量增加,增加了位错运动阻力,导致微尺度纯钛晶体压缩中的加工硬化行为。更多还原