孪晶组织形貌
中碳钢退火孪晶的形态及形成机制_贺志荣

1996年9月Sep t.1996第12卷第3期JO U RN AL O F S HA AN X I IN ST I T U T E O F T ECHN O LO G Y Vol.12 No.3中碳钢退火孪晶的形态及形成机制贺志荣 解念锁 张永宏 (陕西工学院机械系 汉中 723003)【摘 要】 利用光学显微镜对中碳钢退火孪晶的形态及形成机制进行了研究。
退火孪晶是中碳钢过热组织的特征之一。
其形态分穿晶型和中止型,分别按横向、纵向机制形核长大。
退火孪晶有利于晶粒细化。
【关键词】 中碳钢;退火孪晶;形态;形成机制【分类号】 TG1151 前言退火孪晶[1-4]是具有低层错能面心立方(fcc)金属(Cu、Ni、不锈钢等)经形变——再结晶退火后常见的组织形态[5]。
在正常加热淬火条件下,钢的室温组织中不存在退火孪晶,但在中碳钢过热淬火组织中发现有在原奥氏体退火孪晶上形成的退火孪晶马氏体[3,6]。
该孪晶是钢在高温奥氏体化过程中形成的。
是中碳钢过热组织的特征之一。
研究退火孪晶的形态及形成机制,对研究钢的过热现象以及在生产实际中控制金属晶粒的长大有实际意义[4]。
本文以60、30CrM nSi、60Si2Mn为对象,将探讨中碳钢退火孪晶的形态及其形成机制。
2 实验材料及方法实验材料为30Cr MnSi,60及60Si2M n商用棒材。
化学成分分别为:30CrMn Si:0.31C, 1.05Si,0.99Mn;60:0.61C,0.66Mn,0.27Si;60Si2Mn:0.61C,0.79M n,1.82Si(w t%)。
取样后经锻、刨制成截面为4mm×12m m的长条状。
预先热处理为完全退火。
最终热处理首先在900℃预热,然后60、60Si2M n加热至1260℃,30min油冷;30CrMnSi加热至1280℃,30min油冷。
金相试样尺寸为H12×12m m。
按常规方法制备。
孪晶增韧机理

孪晶增韧机理1. 引言•孪晶增韧机理的重要性•本文将从晶界结构、晶界能量和位错-晶界相互作用等方面探讨孪晶增韧机理2. 晶界结构对孪晶增韧的影响2.1 孪晶的定义和产生•孪晶的定义和基本特征•孪晶的产生机理和条件2.2 孪晶的结构和形貌•孪晶的晶界结构和排列方式•不同晶界结构对材料性能的影响3. 孪晶的强化作用及增韧机理3.1 孪晶的强化作用•孪晶强化对材料力学性能的影响•孪晶强化的机制和效应3.2 孪晶的增韧机理•孪晶对材料韧性的提高机制•孪晶形貌对材料断裂行为的影响4. 晶界能量在孪晶增韧中的作用4.1 晶界能量与孪晶形成的关系•晶界能量对孪晶形成的影响•不同晶界能量对孪晶形貌的影响4.2 晶界能量在孪晶增韧中的作用机制•晶界能量对材料韧性的影响机制•晶界能量在孪晶形貌选择中的作用5. 位错-晶界相互作用对孪晶增韧的影响5.1 位错和晶界的基本概念•位错的定义和基本特征•晶界与位错的相互作用机制5.2 位错-晶界相互作用对孪晶形貌的影响•位错-晶界相互作用对孪晶形貌的选择和稳定性的影响•位错-晶界相互作用对材料断裂行为的影响6. 结论•孪晶增韧机理的综述和总结•孪晶增韧的应用前景和展望参考文献1.Smith, W.F., & Hashemi, J. (2018). Foundations of MaterialsScience and Engineering. McGraw-Hill Education.2.Liu, X., Zhang, H., & Zhou, J. (2019). Twinning-inducedStrengthening in Metals and Alloys. Materials Today Physics, 10, 100144.3.Cereceda, D., Perez-Prado, M.T., & Capdevila, C. (2016). A reviewof twinning and shape memory in metals with emphasis on internalvariables formulation. Archives of Computational Materials Science and Surface Engineering, 8(1), 1-17.。
孪晶面和孪晶界的关系

孪晶面和孪晶界的关系1.引言1.1 概述孪晶面和孪晶界是晶体内部存在的两个重要概念,它们在材料科学中具有极其重要的意义。
孪晶面指的是晶体内部形成的具有规则结构的平面,而孪晶界是指相邻两个晶体之间的界面。
孪晶面和孪晶界的关系是密不可分的,它们共同影响着材料的性能和应用。
概括来说,孪晶面是晶体内部结构的一种重要构造,它是由原子的位错等晶格缺陷所引起的,形成了具有特定几何形状的平面。
这些平面的存在使得晶体分成了不同的区域,每个区域的晶格结构有所不同,但整体上仍然保持着一定的规则性。
孪晶界则是在晶体之间的界面上形成的,它是由两个相邻晶体的晶格结构之间的不匹配所引起的。
在孪晶界上,晶体的结构会有一定程度的畸变和错位。
孪晶面和孪晶界之间存在密切的联系。
首先,孪晶界是由孪晶面所引起的,它们可以被看作是孪晶面之间的连接部分。
在晶体生长过程中,孪晶面的存在会导致晶体的分裂,在分裂处形成孪晶界。
孪晶界可以看作是晶体中孪晶面的延伸,是晶体中不同区域之间的过渡区域。
其次,孪晶面和孪晶界对材料的性能和应用有着重要的影响。
孪晶面可以增加材料的强度和硬度,改变晶体的机械性质。
而孪晶界则常常是晶体中位错的聚集区域,容易引起晶体的塑性变形和断裂。
另外,孪晶界还会影响材料的导电性、磁性等物理性质。
因此,研究孪晶面和孪晶界的关系对于深入理解材料的性质和应用具有重要意义。
综上所述,孪晶面和孪晶界是材料中晶体内部存在的两个重要构造。
它们之间相互关联,共同影响着材料的性能和应用。
深入研究孪晶面和孪晶界的关系,对于材料科学的发展和材料性能的提升具有重要意义。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下要点:本文主要通过对孪晶面和孪晶界的定义和特征进行分析,从而探讨它们之间的关系。
文章主要分为引言、正文和结论三个部分,具体结构如下:引言部分将对文章的背景和目的进行概述,介绍孪晶面和孪晶界的研究意义以及相关研究现状。
通过概述整个文章的内容,引起读者的兴趣,使读者对孪晶面和孪晶界的关系有一个基本的了解。
tini合金的一型孪晶和二型孪晶

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工业设计概论 孪晶

工业设计概论:孪晶1. 什么是孪晶?孪晶(Twin)是固体材料中一种特殊的微观结构,指的是通过某种机制使晶体内部形成两个或多个相互平行的镜像晶体。
这些镜像晶体之间通过一个称为孪晶界面的面相互连接。
孪晶界面通常具有高度有序的结构,可以增强材料的力学性能和耐腐蚀性。
2. 孪晶形成机制孪晶形成机制多种多样,取决于材料的类型和处理条件。
以下是几种常见的孪晶形成机制:2.1 双相转变某些金属和合金在加热或冷却过程中会发生双相转变,从而形成孪晶。
这种转变通常涉及到原子重新排列以适应新的结构,导致原子沿着特定方向移动并产生镜像结构。
2.2 塑性变形在塑性变形过程中,材料中的位错(dislocation)可以导致孪晶的形成。
位错是由于原子排列不规则而引起的微小缺陷。
当材料受到应力作用时,位错会在晶格中移动,进而形成孪晶。
2.3 界面能降低某些材料在特定条件下,为了降低界面能而形成孪晶。
界面能是指两个不同相之间的结合能量。
当材料中存在应力或其他外界因素时,为了减少能量的耗散,材料会通过形成孪晶来降低界面能。
3. 孪晶的应用孪晶在工业设计中具有广泛的应用。
以下是几个常见领域中使用孪晶的例子:3.1 金属材料金属材料中的孪晶可以增加材料的强度和韧性。
通过控制孪晶的形成和分布,可以改善金属零件的性能,并延长其使用寿命。
例如,在航空航天工业中,使用孪晶技术可以制造出更轻、更强、更耐用的飞机结构件。
3.2 医疗器械医疗器械通常需要具备良好的生物相容性和抗腐蚀性。
通过引入孪晶结构,可以增强医疗器械的耐腐蚀性能,并减少对人体组织的损伤。
例如,孪晶不锈钢在医疗器械中广泛应用,如手术器械、植入物等。
3.3 光学材料光学材料中的孪晶可以影响光的传播和反射特性。
通过精确控制孪晶结构,可以调节材料的折射率和透过率,从而实现光学器件的设计和优化。
例如,在光纤通信领域,使用具有特定孪晶结构的光纤可以实现更高速率和更稳定的数据传输。
4. 孪晶设计原则在工业设计中,以下原则可以指导孪晶设计:4.1 结构优化通过合理设计材料的结构和形状,可以促进孪晶形成并提高材料性能。
单晶多晶非晶微晶纳米晶准晶孪晶概念剖析[整理版]
![单晶多晶非晶微晶纳米晶准晶孪晶概念剖析[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/9d1e99efaff8941ea76e58fafab069dc5022477f.png)
要理解这几个概念,首先要理解晶体概念,以及晶粒概念。
我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚。
自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态(此处指一般物质,未包括“第四态”等离子体——成锡注)。
固体又可分为两种存在形式:晶体和非晶体。
晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体;晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。
晶体共同特点:均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
各向异性:晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。
固定熔点:晶体具有周期性结构,熔化时,各部分需要同样的温度。
规则外形:理想环境中生长的晶体应为凸多边形。
对称性:晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。
对晶体的研究,固体物理学家从成健角度分为:离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体显微学则从空间几何上来分,有七大晶系,十四种布拉菲点阵,230种空间群,用拓扑学,群论知识去研究理解。
可参考《晶体学中的对称群》一书(郭可信,王仁卉著)。
与晶体对应的,原子或分子无规则排列,无周期性无对称性的固体叫非晶,如玻璃,非晶碳。
一般,无定型就是非晶,英语叫amorphous,也有人叫glass(玻璃态)。
晶粒是另外一个概念,搞材料的人对这个最熟了。
首先提出这个概念的是凝固理论。
从液态转变为固态的过程首先要成核,然后生长,这个过程叫晶粒的成核长大。
晶粒内分子、原子都是有规则地排列的,所以一个晶粒就是单晶。
多个晶粒,每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。
英文晶粒用Grain表示,注意与Particle是有区别的。
有了晶粒,那么晶粒大小(晶粒度),均匀程度,各个晶粒的取向关系都是很重要的组织(组织简单说就是指固体微观形貌特征)参数。
对于大多数的金属材料,晶粒越细,材料性能(力学性能)越好,好比面团,颗粒粗的面团肯定不好成型,容易断裂,所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。
机械原理 孪晶

机械原理孪晶机械原理中的孪晶指的是一个晶体中存在两个互相同向的晶格。
这种结构通常发生在由相同结构的晶体组成的多晶体材料中,在不同位置的晶粒中存在方向相同的晶格。
孪晶通常是由于在合金的固相变化过程中,激发了原子重新排列的形成而形成的。
在这个过程中,一些晶粒中的晶格存在同一方向上的缺陷,这些缺陷又可以通过结合进一些另一个晶粒中来消除。
这种消除过程会导致新的晶粒产生,它们之间存在着方向相同的晶格。
孪晶的形成在固相变化时起着很重要的作用,这通常是由于它们的高强度和伸缩性给材料带来了更好的性质。
在航空航天和汽车工业中,高强度材料通常都是由孪晶组成。
在材料的宏观性能中,孪晶也有着重要的作用。
由于它们的特殊构造,孪晶能够吸收大量的能量,从而在变形过程中减少了材料的应力和疲劳。
对于高强度材料的设计和制造,孪晶的理解和控制是非常重要的。
孪晶对材料的强度和伸缩性等性能有着重要的影响,在理解和控制材料的变形学和强度学过程中具有很高的价值。
除了对材料性能的影响外,孪晶还可以起到一些特殊的作用。
孪晶的存在可以影响材料的化学反应。
在孪晶处存在的原子缺陷总是吸引化学反应物质,从而引发更强烈的化学反应。
孪晶对材料的稳定性也有很大的影响。
通常情况下,孪晶是由于固相变化过程中的原子重新排列形成的。
在这个过程中,孪晶是不稳定的,因为它需要吸收能量来形成。
在材料的稳定过程中,孪晶可以起到很大的作用。
在材料的晶粒长大过程中,孪晶可以被消除,同时也可以促进晶粒长大过程中的成长取向。
最近几年来,随着纳米材料的快速发展和应用,孪晶的研究也变得越来越重要。
由于纳米材料的尺寸比宏观材料的晶粒尺寸小很多,因此纳米材料中的孪晶也在许多方面表现出了不同寻常的性质。
纳米结构中的孪晶比宏观材料中的孪晶具有更高的抗拉强度和伸缩性。
这是由于,纳米结构中相对较大的比表面积和更多的晶格缺陷导致了更大的断裂表面和更多的位错滑移。
孪晶在材料科学和工程中具有重要的地位,对于加强材料性能和改善材料的稳定性具有重要的意义。
34CrNi3MoV钢贝氏体的形貌及孪晶亚结构

图 1 34CrNi3M oV 钢中的带状组织
Fig. 1 Banding micr ostr ucture of 34Cr Ni3MoV (a) 400 ℃ 保温 5 min ;( b) 400 ℃ 保温 10 min
212 SEM 观察及分析
图 2 ( a ) , ( b) 为实验钢 400 ℃ 保温不同时段的扫
2 实验结果及分析
211 金相组织特征
图 1 为实验钢在 400 ℃ 保温不同时段的低倍金 相照片 1 由图 1 可以看出 , 其组织由下贝氏体 、 马氏 体和残余奥氏体组成 1 实验用钢存在的带状组织 , 带状组织对组织的研究带来方便 , 可以对马氏体区
Ξ 收稿日期 :200 6 - 0 5 - 2 6 作者简介 :赵勇桃 ( 1974 - ) ,女 ,内蒙古包头人 ,内蒙古科技大学讲师 ,硕士 1
1 实验材料及实验方法
试验用钢为 内蒙古北方重工集团 特殊钢厂冶 炼、 锻造的 34CrNi3MoV 钢大 锻件 1 生 产工 艺路 线 为 :炼钢 ( VD) → 铸锭 → 锻造 → 去氢退火 → 钻孔 →正 火→ 调质 → 精加工 1 其中 ,在锻造过程中 , 锻压比为 3 ;锻后需要进行去氢退火 1 原始组织为托氏体 1 其 化学成分 ( 质量分数 , %) 为 :0135C ,0125Si ,0. 35Mn , 1. 35Cr ,3. 10Ni ,0. 35Mo ,0. 20V1
8
赵勇桃等 :34CrNi3MoV 钢 贝氏 体的 形貌 及孪 晶亚 结构
23 9 的不均匀 , 会造成富碳区奥氏体稳定 , 不易转变为贝 氏体 , 而成为马氏体 1 同样 Cr ,Ni 是奥氏体稳定元 素 ,使 TTT 图上的 C 曲线 向右 移动 , 不易形成贝氏 体 [ 1 ]1
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孪晶组织形貌
1. 引言
孪晶是指晶体中存在两个或多个晶体共享同一组晶格的情况。
孪晶组织形貌是研究孪晶结构和性质的重要手段之一。
本文将介绍孪晶组织形貌的基本概念、表征方法以及一些常见的孪晶类型。
2. 孪晶的基本概念
孪晶是由两个或多个不同取向的晶粒通过界面结合而形成的。
在孪晶界面处,原子排列发生了突变,从而导致了不同取向的结构。
这种结构变化使得孪晶具有特殊的物理和化学性质。
3. 孪晶组织形貌表征方法
3.1 金相显微镜观察
金相显微镜是观察材料内部组织形貌的重要工具之一。
通过对材料进行薄片制备和腐蚀处理,可以清楚地观察到不同取向的晶粒和孪晶界面。
金相显微镜可以提供材料内部结构的直观图像,并且可以进行定量分析。
3.2 透射电子显微镜(TEM)观察
透射电子显微镜是一种高分辨率的显微镜,可以观察到原子级别的细节。
通过在TEM中观察样品的薄片,可以清晰地看到孪晶界面和晶粒结构。
还可以利用TEM进行化学成分分析和晶格取向分析。
3.3 X射线衍射(XRD)分析
X射线衍射是一种常用的材料表征方法,可以确定晶体的结构和取向。
通过对孪晶材料进行XRD分析,可以得到不同取向的晶粒的衍射峰,并且可以计算出孪晶界面的夹角和位错密度。
3.4 原子力显微镜(AFM)观察
原子力显微镜是一种能够测量材料表面形貌和力学性质的仪器。
通过在AFM中观察材料表面,可以发现一些微小的孪晶结构。
还可以利用AFM测量孪晶界面的摩擦力和硬度等性质。
4. 常见的孪晶类型
4.1 双晶
双晶是最简单的孪晶类型,由两个晶粒通过一个平面结合而成。
双晶在金属和陶瓷等材料中广泛存在,对材料的强度和塑性有重要影响。
4.2 晶粒内孪晶
晶粒内孪晶是指在单个晶粒中存在的孪晶结构。
这种孪晶通常由应力或温度变化引起,对材料的力学性能和电子性质有显著影响。
4.3 多重孪晶
多重孪晶是指由多个不同取向的晶粒组成的孪晶结构。
这种孪晶常见于金属和合金中,对材料的强度、塑性和疲劳寿命等性能有重要影响。
5. 结论
本文介绍了孪晶组织形貌的基本概念、表征方法以及一些常见的孪晶类型。
通过金相显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和原子力显微镜等技术手段可以观察和分析孪晶结构。
不同类型的孪晶对材料的性能具有不同影响,因此研究孪晶组织形貌对于材料科学和工程具有重要意义。