企业邮箱 | 中文 | English

联系电话:029-8958 8822

技术资讯

首页 > 资讯中心 > 技术资讯

利用超高温激光共聚焦显微镜实时原位观察奥氏体晶粒的长大行为



奥氏体晶粒的长大过程一直备受材料研究者的青睐。对于此,有研究者使用日本超高温激光共聚焦显微镜VL2000DX-SVF17SP原位观察研究了某钢的奥氏体晶粒的长大过程。研究表明:奥氏体晶粒长大过程实质上是晶界迁移的过程。

为了动态观察奥氏体晶粒的长大过程,将试样加工成66mm×3mm的圆柱,将试样上表面经砂纸研磨、机械抛光后放入氧化铝坩埚中,放置在VL2000DX-SVF17SP型超高温激光共聚焦显微镜内,加热前将设备抽至10-2Pa的真空状态并通入保护气体(氩气),以防止试样表面氧化。将试样先以100℃/min的速度升温到200℃,然后以400℃/min的速度升温到1100℃,保温20min,而后以600℃/min的速度降温至室温。
下图为1100℃下观察到的奥氏体晶粒迁移过程图像:


1:奥氏体晶界迁移过程


由图1可以看出奥氏体晶粒长大的实质其实是晶界迁移的过程。晶界迁移的方式主要有以下几种:


1)角隅的迁移、合并及消失过程。图1A区域中黑色箭头所指的角隅沿着红色箭头方向迁移,角隅的移动激发临近一条晶界的迁移,如图1(b)所示。可能原因是由于晶粒内部第二相钉扎力较弱,角隅沿着晶界向晶粒内部或晶界另一端开始生长,伴随着临近晶界也向晶粒内部或晶界另一端移动、缩小,直至达到一个较为稳定的状态,如图1(d)所示。


2)如图1中区域B所示,几个角隅同时向着一个晶粒内部分批协同式的移动,直至小晶粒被周围大晶粒吞并,形成图1(d)B区域的大晶粒。


3)图1C区域中两个比较稳定的大晶粒之间的弯曲晶界沿着曲率中心方向(箭头)移动,出现平直化现象,这是由于弯曲晶界的界面能较高,平直晶界的界面能较低,必然会发生这种向低界面能晶界迁移的现象。


同时,研究者也做了不同保温温度和不同保温时间下奥氏体晶粒大小的研究,结果如下图2,图3所示。



(a)900℃, (b)950, (c)1000, (d)1050, (e)1100, (f)1200

a0min;b30min;c60min;d120min;e240min;f480min


2为保温60min,不同保温温度下奥氏体晶粒的微观组织,可以看出,随着温度的增加,晶粒形状由不规则、晶界弯曲的状态(900)转变为晶粒形状近似六边形,晶界平直的状态(≥1050)。随着温度的升高,奥氏体平均晶粒尺寸(D)逐渐增加。当温度不高于1000℃时,晶粒尺寸变化较小,晶粒尺寸由900℃时的33.87μm,增加到1000℃的65.23μm,如 图2(a)-(c)所示;温度高于1000℃时,晶粒尺寸迅速增大,1050℃时的125.51μm增加到1200℃的890.12μm,即晶粒严重粗化,如图2(d)-(f)所示。


3为保温温度为1050℃时不同保温时间下的奥氏体晶粒形貌。由图3可知,随着保温时间的增加,奥氏体晶粒尺寸先迅速增大,而后逐渐趋 于稳定。奥氏体晶粒尺寸由保温时间为0min69.35μm增加到保温时间为240min194.83μm,当保温时间为480min,奥氏体晶粒尺寸为207.06μm,相较于保温时间为240min,晶粒尺寸仅增加了16.23μm,表现出随保温时间延长,奥氏体晶粒尺寸增幅逐渐下降的趋势。


论文来源: