纯铁定向凝固织构及相变织构研究

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1、湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或

2、部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日3摘要多晶材料的力学性能与物理性能与材料中的晶粒取向分布密切相关。认识各种加工条件下晶体学择优取向或织构的演变，对于优化加工工艺，预测及提高产品性能至关重要。择优取向或晶体学织构强烈影响材料的各向异性，它通常是机械变形与热处理产生的结果。大量的研究表明，在许多金属或非金属材料及其化合物的定向凝固过程中，材料通过晶体竞争生长的方式形成强织构；由于不同的凝固热参数和

3、材料本身的结晶学各向异性，定向凝固中的择优取向或织构类型呈现出多样化。虽然如此，尚鲜有关于定向凝固中的相变织构的报道。应当指出，相对于通常同时包含了相变织构与形变织构或再结晶织构的压力加工过程，利用定向凝固加工过程形成的织构来研究相变织构将更加简洁，这是因为后者的织构形成过程未引入通常意义下的应力或回复力，故剔除了形变织构或再结晶织构的影响。实践中，定向凝固经常被用作制备各种结构材料和功能材料的重要手段。在这些材料中，立方结构材料的定向凝固相变织构的研究就显得相对简化，同时不失去其一般的意义。在本研究中，以电工纯铁

4、为原材料，通过高速凝固法（HRS法）和区域熔化液态金属冷却法（ZMLMC法），制备了研究试样。用宏观分析、金相显微分析及X射线衍射分析三个不同的层次检验和分析了定向凝固状态。结果显示，-1-1抽拉速率为100µms的HRS法制备的试样定向效果不好，而抽拉速率为15µms的ZMLMC法制备的试样定向效果好。金相显微分析定向效果好的试样，显示大量沿凝固方向整齐排列的柱状晶，成分过冷致使柱状晶又分叉形成的羽毛状枝晶组织。鉴于电工纯铁通常被用作软磁材料，我们对比测试了定向凝固试样、未定向凝固试样及热轧电工纯铁制成的环状磁体

5、的软磁性能，结果显示定向凝固试样的最大磁导率明显高于另外的两种试样，同时矫顽力低于另外两种试样。人们已经熟知，铁合金的固态相变在母相与产物相之间存在某种特定的取向关系，比如Bain关系，K-S关系或者西山关系。当母相中有择优取向或织构时，织构将被产物相以特定的方式继承。定向凝固的纯铁相变后，利用附带二维面探测器的X射线衍射仪在室温下测出了显著的织构，即{110}<001>织构。但高温相的织构状态却几乎无法测量，原因是高温下衍射的背底辐射太高。为了确定相变的取向关系，将织构试样加热至奥氏体区后水淬，在透射电子显微镜下

6、观察____并确定α相与γ相的取向关系为(022)γ//(200)α，[011]γ//[011]α及(111)γ//_（101）α，[220]γ//[111]α；采用逆向推理的方法，从实测α相的织构取向经相变取向变换推导出定向凝固纯铁的高温γ相与δ相的织构取向借助前人已有的实测数据，对计算方法本身进行了验证，证明此计算方法是可靠的。关键词：定向凝固；相变织构；软磁性能；取向关系；极图分析；晶体生长5AbstractAsmanyphysicalandmechanicalpropertiesofpolycrystall

7、inematerialsarehighlydependentupontheorientationdistributionofthecrystallitesinthebulk,itisimportanttounderstandtheevolutionofpreferredcrystallographicorientation,ortexture,duetoprocessingconditions.Understandingthisisalsocrucialinoptimizingsubsequentprocessin

8、gprocedurestohelppredictandimprovefinalproductperformance.Preferredorientationorcrystallographictexture,whichstronglyinfluencestheanisotropyofmaterialproperties,frequentlydevelopsa