基于高取向分辨率EBSD技术的金属材料再结晶形核机理的研究

本项目将先发展高取向分辨率（0.1 ）EBSD技术，验证该技术在塑性变形后的多晶金属材料的适用性和限制，并将其应用于金属材料再结晶形核取向的机理研究。在再结晶形核取向的研究中，采用高取向分辨率EBSD技术和透射电镜自动取向显微术，定量表征经不同应变量（真应变0.05～0.5）变形的高纯Al和柱状晶Ni的晶界区域的微区取向、微观组织结构、位错结构以及应力和应变的分布，然后将形变样品退火使得再结晶晶核形成而未明显长大，跟踪形变金属再结晶退火后的晶界区域的微区取向和微观组织结构的演变，以及应力、应变分布的变化，分析再结晶SIBM机制中变形基体位错结构的变化和界面迁移时应力的分布及其对界面迁移的影响，以及取向形核中晶核与形变基体之间的取向关系、晶核晶界的特性、位错和晶粒界面之间的相互作用。该项目将进一步发展高取向分辨率EBSD技术，丰富和发展再结晶形核机制的基础理论研究，并探索再结晶形核的新机制。

本项目旨在利用高精度的维区晶体学取向分辨技术（包括SEM-EBSD和三维同步辐射X射线微衍射技术）研究金属材料的再结晶形核和再结晶长大的基本科学问题，主要研究内容包括：高取向分辨率EBSD技术研究柱状晶模型材料的形变机理与再结晶形核取向研究、利用超高分辨同步辐射X射线衍射技术对柱状晶模型材料的再结晶形核机理的三维原位研究、利用同步辐射X射线技术对纳米晶结构的Al合金的三维原位再结晶退火研究、超高取向分辨EBSD技术研究。.在柱状晶模型材料的形变研究中跟踪研究了200多个晶粒微观组织结构与取向随应变的演化，定量统计地分析了晶体取向与晶界对改演化规律的影响；在柱状晶模型材料的再结晶形核机理研究中，通过与美国阿贡国家实验室APS合作，利用目前国际上分辨率最高的同步辐射X射线微衍射技术，开展再结晶形核的三维原位研究，目前已完成了形变与再结晶回复微观组织结构与取向的三维表征；在纳米晶Al合金材料的三维原位再结晶研究中，利用同步辐射X射线衍射技术跟踪研究了材料内部170多个再结晶晶粒的再结晶过程，测定了晶粒的再结晶长大动力学，发现了纳米晶材料退火中再结晶晶粒长大与回复共存，而且在再结晶早起阶段再结晶晶粒与回复亚晶相比并不完全具备尺寸优势，这些现象与传统的基于微米晶材料研究中得到再结晶理论不同；在超高取向分辨EBSD技术研究方面，研制了EBSD探头原型机，分析了该技术的取向分辨率，平均误差为0.02°，比目前商业系统提高了1个数量级。.此外，项目还开展了Ni基高温合金形变应力的同步辐射X射线原位研究，研究了该合金中两相之间在形变过程中应力匹配；某新型不锈钢在高应变速率下变形机理研究，发现了形变诱导的非晶化过程，并基于热力学理论分析了非晶化的机理；Zr合金孪晶行为研究，发现了Zr合金在退火冷却过程中的残余应力诱发的孪晶行为。.本项目研究结果已发表SCI收录论文8篇，其中Acta Materialia 2篇、Philosophical Magazine 1篇、Scripta Materialia 1篇、Materialia Science Engineering A 1篇、Materialia Science Forum 3篇，3篇论文已投稿，此外尚有结果待发表。参加国际学术会议4次，国际会议邀请报告2次。培养硕士研究生2人（毕业1人）、博士研究生1人。