晶界特征分布的金属材料论文范文

一、晶界工程的实现途径

一般情况下，对于晶界工程进行形变热处理工艺的途径主要有变形、退火，而对于工艺系数的控制需要对多晶体金属材料的变形量、退火时间和退火温度等进行科学合理的控制。为了能够使金属材料的晶粒更加得到细化，可以采用对金属材料进行轧制等变形工艺进行加工，采取这一变形工艺还能够促使在接下来的退火过程中特殊晶界的产生。如表1所示，就是在晶界工程中采取的形变热处理工艺的总结表格。1．反复再结晶。反复再结晶指的是对金属材料采取20%～30%的形变工艺以及使用再结晶退火工艺，同时对其形变和再结晶退火过程进行反复多次，其中，再结晶退火的时间要控制在20min以内。2．单步再结晶。单步再结晶就是指对金属材料采取50%～70%的中等变形工艺之后再使其处于较高的温度下进行短时退火，一般来说短时退火的时间在1～2min内。3．反复应变退火。反复应变退火指的是对金属材料采取2%～6%的微小变形之后再让其置于较高温度下进行短时退火的工艺，也可以是当金属材料进行微小变形之后使其在比较低的温度下进行长时间的退火工艺。其中，高温下的短时退火时间要求控制在几分钟之内，而低温下的长时间退火则要求有1～20h，并且退火处理的过程要求要进行反复多次。由于反复应变退火产生的变形量比较小，而在退火的过程中却很难再对金属材料的再结晶提供所需的驱动力，这样一来就无法使金属材料出现再结晶的情况，因此可以说，此工艺实际上是属于一个回复、重复、反复的过程。4．单步应变退火。单步应变退火指的是对金属材料进行6%～8%的较小变形或者是充分利用金属材料中所剩余的应变力作为进行退火工艺的一个驱动力，将其置于低温下进行长达数十小时的退火过程。通过采用以上几种工艺都能够使晶界的移动性得到明显的提高，从而有助于特殊晶界的产生，并且最后使金属材料的性能得以明显提高，由此可见，由于受到不同变形量所具有的形变以及之后热处理工艺之间的不同的影响，要想更好地使晶界工程得以实现，最好的途径就是对以上几种工艺进行综合性的复合运用。

二、晶界特征分布的优化工艺

(一)晶界特征分布的优化工艺判断。对于金属材料是否已经完成了晶界特征分布的优化，若是单凭低ΣCSL晶界所具有的比例来判断是不够科学和不具充分性的。这是由于在特殊晶界中，其所具有的较高比例会因为对一般较大角度的晶界网络无法进行阻断的时候，那么金属材料的晶界特征分布优化就无法达到效果，就无法对晶界所具有的开裂、腐蚀等性能进行提高，同时，对于特殊晶界来说，并不是在任何条件下都能够将其的特殊性能进行表现。因此，这就要求对特殊晶界的比例、网络结构和特性等进行综合性的考虑，才能够对晶界特征分布优化工艺的效果进行科学合理全面性的准确判断。

(二)晶界特征分布的优化工艺研究的发展。20世纪60年代以来，材料科学得到了快速的发展，人们对于晶界的结构和行为也都有了更加深入的研究，从中获得了有关于晶界结构和晶界特征的重要数据信息。但是一直以来对于多晶体金属材料性能的应用大都局限于细化晶粒上，直到20世纪80年代中期，才开始有科学研究者提出了晶界特征分布这个概念，同时提出的概念还有“晶界设计”。经过了科学研究人员几十年来的不懈努力和研究，在铝合金、奥氏体不锈钢、镍基合金、铜合金等各种金属材料中所采取的晶界特征分布优化工艺都获得了重大的突破和发展。

三、结语

综上所述，通过对金属材料晶界特征分布的内涵、结构、实现方式和金属材料晶界特征分布优化工艺的介绍分析之后，可以看出随着时代的发展和社会的进步，金属材料晶界特征分布优化工艺的研究也都得到了进一步的发展，对金属材料的力学、化学和物理性能等都有着非常重要的影响作用。因此，为了能够使多晶体金属材料的力学、化学和物理性能等都具有较强的稳定性，这就要求科学研究人员需要加大对金属材料晶界特征分布工艺优化的研究力度，使多晶体金属材料的防腐性能等得到有效的提高。

作者：刘骥单位：西华大学