剪切帶經常出現在沖擊、液態壓縮、高速成形以及機械加工中,該區域通常承受很高的應力,會造成災難性的斷裂破壞。為了分析剪切帶的形成原因,澳大利亞學者研究了鈦板在冷軋條件下剪切帶的形貌演變,并對剪切帶中的硬度分布進行了重點分析。實驗原料為10 mm×100 mm×12 mm的2級工業純鈦板。鈦板經退火處理后進行冷軋,軋制速度為16 m·min-1,以3 s-1的應變速率沿同一軋向使厚度由12 mm減小到2 mm,道次減薄量為8.3%。對每道次變形后的板材取橫向樣觀察組織。SEM研究發現,軋制變形的早期階段,邊緣板材一邊變形較大, 然后以剪切變形方式擴展到板材內部。隨變形量增加,大變形區變大,剪切變形方向與軋制方向大約呈40°交角,而且在變形較劇烈的晶粒中有孿晶形成。當軋制變形量為50%時,剪切帶與軋制方向大約呈45°角(剪切帶寬度約為8 μm),局部剪切帶中形成高密度的變形孿晶。當軋制變形量在58%~67%之間,剪切帶迅速萌生及擴展。當軋制變形量為83%時,剪切帶寬度大約為25 μm,有亞晶界形成,但并沒有發現孔洞的形成。TEM研究發現,隨變形量增加(33%~83%)剪切帶內部晶粒首先呈現拉長狀態,然后細化,最終形成納米晶粒(平均尺寸大約為70 nm)。晶粒大小變化可分為3個階段:第一階段(0~33%),隨變形加劇等軸晶粒變形拉長(晶粒大小約為60 μm);第二階段(33%~50%),局部剪切帶逐漸形成,晶粒形貌有球化趨勢;第三階段(50%~80%),局部剪切帶逐漸擴展,晶粒緩慢減小。微觀硬度研究表明,由于剪切帶內部晶粒發生細化,此剪切帶內部硬度高于周圍組織的硬度。最后從理論上討論了局部剪切帶在變形中的溫升現象,發現晶粒細化的機制屬于動態回復,而不是動態再結晶。









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