Fe-V合金高温蠕变过程中磁畴结构和缺陷相互作用的研究

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对于高温条件下服役的合金而言,高温强化一直是研究者们关注的热点。对于已有的高温材料,阻碍位错运动来提高材料的高温强度是行之有效的方法之一。然而已有的研究中没有从微观角度揭示磁性影响材料中的位错以及晶界等缺陷的运动从而提高材料高温蠕变强度的机理。本文以Fe-12%V合金为研究对象,研究稳态蠕变速率下的蠕变应力敏感性和蠕变机制,观察不同蠕变实验参数(温度和应力)下合金中的位错、晶界、亚晶界和小角度晶界等缺陷的组态分布,分析合金中微观磁结构的分布特征及其对微观缺陷的影响,探讨Fe-V合高温蠕变过程中合金内部磁畴与缺陷间的交互作用规律。研究结果如下:1.Fe-V合金中,由于V的顺磁性特征,V元素的添加导致Fe-V合金中磁有序程度的降低,从而导致居里点前后稳态蠕变速率发生大幅度变化,变化幅度可达108数量级。2.780℃蠕变实验条件下,Fe-12%V合金的应力指数计算值为5.19,合金的蠕变机制是以位错运动为主,随着应力的增加,合金中的微观应变增大,而晶粒尺寸和位错密度没有明显变化。合金中的磁畴随着应力的增加而宽化,磁畴壁细化,磁畴壁距离增大。同时磁畴壁在位错塞积处发生弯曲变形,随着应力增加,磁畴壁的弯曲程度增加,磁畴壁的钉扎作用增强。3.Fe-12%V合金在530℃~780℃间蠕变时,随着温度的升高,位错运动的热激活运动加剧,铁磁状态时,在磁畴壁弯曲处存在位错塞积和晶界展宽,由于原子磁矩与位错的弹性应变场相互作用,促使位错相互缠结运动受阻,在780℃时位错发生大量缠结和交割;随着温度进一步升高至居里点以上,位错发生明显的回复和湮灭,但晶界内观察到小角度晶界和亚晶界的形成,此时蠕变机制由位错运动为主转变为以扩散为主。随着蠕变温度的升高,磁畴出现宽化。4.温度为830℃时,由于原子磁矩取向趋向无序,不同取向磁畴的约束减弱,闭合畴发生畴转,Fe-V合金中磁畴结构由闭流磁畴结构向片状磁畴结构转变。
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