이중에서 전위 소성의 수송

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2829(2023) 이 기사 인용

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가해진 응력 하에서 여러 상의 조화된 변형을 이해하는 것은 이중상 또는 다상 고급 합금의 구조 설계에 중요합니다. 본 연구에서는 육각형 조밀 α상을 갖는 이중상 Ti-10(wt.%) Mo 합금의 변형 시 전위 거동 및 전위 소성의 이동을 조사하기 위해 현장 투과전자현미경 인장시험을 수행하였다. 및 체심 입방 β 상. 우리는 전위가 형성된 위치에 관계없이 각 플레이트의 세로 축을 따라 알파에서 알파 단계로 전달되는 것을 선호하는 전위 가소성을 입증했습니다. 서로 다른 α 플레이트의 교차점은 거기에서 전위 활동의 ​​시작을 촉진하는 국부적인 응력 집중을 제공했습니다. 그런 다음 전위는 α 플레이트의 세로 축을 따라 이동하고 이러한 교차점을 통해 한 플레이트에서 다른 플레이트로 전위 가소성을 전달했습니다. α 플레이트가 다양한 방향으로 분포되어 있기 때문에 여러 방향으로 전위 슬립이 발생하여 재료의 균일한 소성 변형에 유리합니다. 우리의 마이크로기둥 기계적 테스트는 α 플레이트의 분포와 α-α 플레이트의 교차점이 재료의 기계적 특성을 조정하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 정량적으로 입증했습니다.

재료의 기계적 특성을 향상시키기 위해 이중상 및 다상 구조가 자주 개발 및 제조됩니다1. 각 단계는 서로 다른 구조와 특성을 가지므로 서로 다른 단계의 조합은 재료의 전반적인 성능에 도움이 됩니다2,3. 결과적으로 두 개 이상의 상으로 구성된 합금은 항공우주 및 산업 공학을 포함한 필수 산업에서 널리 사용되었습니다4,5.

다상 재료가 서비스에서 얼마나 잘 기능하는지에 직접적인 영향을 미치는 두 가지 필수 기계적 특성은 강도와 ​​가소성6,7입니다. 특히, 응력이 가해질 때 소성 변형이 다양한 단계에 걸쳐 전달되는 방식은 강도 및 소성과 밀접한 관련이 있습니다8,9. 서로 다른 단계는 다양한 변형성을 갖기 때문에 두 개 이상의 단계를 포함하는 재료에 대해 여러 단계가 어떻게 소성 변형을 함께 수용하는지 이해하는 것은 항상 매우 흥미롭습니다. 이 관계를 끝내기 위한 수많은 시도가 있었습니다. Edalatiet al. 이중상 AlFeCoNiCu 합금을 사용하여 고압 비틀림 하에서 면심 입방체(FCC) 및 체심 입방체(BCC) 구조의 거동을 조사했습니다. 소성 변형 동안 FCC에서는 쌍정 결함과 적층 결함이 나타났고, BCC10에서는 전위 미끄러짐이 발생했습니다. Tu 등의 연구에 따르면, 페라이트는 베이나이트-다각형 페라이트 이중상 파이프라인 강철의 변형에 결정적인 역할을 했습니다. {123}〈111〉 및 {112}〈111〉의 슬립 시스템은 처음에 페라이트에서 켜졌습니다. 나중에 변형률 집중으로 인해 새로운 슬립 시스템 {110}<111>의 활주가 베이나이트와 페라이트 상 모두에서 나타나게 되었는데, 이는 페라이트에서 베이나이트로의 변형 이동의 증거로 여겨졌습니다. 상업용 티타늄 합금은 대부분 HCP(Hexagonal Close-Packed) 구조의 α상과 BCC 구조의 β상으로 구성됩니다. 일반적으로 두 상 모두 플레이트로 형성됩니다. 일반적으로 α상이 더 부드러운 것으로 생각되기 때문에 α상은 β상보다 먼저 변형됩니다. β 상의 변형은 나중에 발생하며 이는 변형을 수용하기 위해 변형된 α 플레이트와 조정되어야 합니다. 그러나 이 이중상 구조 내에서 소성 변형을 전달하는 실제 과정은 아직 밝혀지지 않았습니다.

본 논문에서는 티타늄 합금의 이중상 구조 내에서 전위 글라이드를 직접 관찰하기 위해 현장 투과전자현미경(TEM) 변형 시험을 수행했습니다. 전위는 α상에 대해 플레이트의 세로 방향을 따라 이동하는 것으로 나타났습니다. 서로 다른 α 플레이트의 교차점은 한 플레이트에서 다른 플레이트로 전위 활동의 ​​전달을 촉진하는 국부적 응력 집중이 있는 특정 지점을 생성했습니다. 전달된 탈구의 대부분은 세로 방향을 따라 이동했으며 일부는 여러 방향으로 미끄러졌습니다. α 플레이트의 다양한 방향으로 인해 전위 슬립이 여러 방향으로 생성될 수 있으며 이는 균질한 소성 변형에 도움이 됩니다.