Ａｌ－Ｌｉ合金淬火组织中的蜷线位错丁桦，张彩碚，崔建忠（金属压力加工系）（物理系）（金属 压力加工系）摘要用透射电镜观察了Ａｌ－Ｌｉ合金淬火组织的位错形态，对已提出的蜷线位错的 形成机制进行了评述，并对所研究Ａｌ－Ｌｉ合金中蜷线位错的形成进行了分析．研究结果表明， Ａｌ－Ｌｉ合金中的蜷线位错主要是由受钉扎的位错和弯曲的位错在过饱和空位的作用下攀移形成 的．关键词Ａｌ－Ｌｉ合金，蜷线位错分类号ＴＧ１６６·３ＡＩ－Ｌｉ系合金作为一种很有潜力 的新型航空航天材料，已引起材料工作者的极大兴趣．近年来，国内外在发展新型Ａ！－Ｌｉ合金 、ＡＩ－－Ｌｉ合金的加工和热处理、变形与断裂、力学性质研究等方面做了大量的工作，但对其 淬火组织的研究尚不详尽．本文研究了２０９１ＡＩ－－Ｌｉ合金经固溶处理并淬火的显微组织， 重点研究了淬火组织中的诞线位错形态．１头担所研究合金的成分（质量百分数％）为：Ｌｉ２． ２，Ｃｕ２．２，Ｍｇｌ．３，Ｚｒ０．１２，Ｂｉ０．０５，余量为Ａ！．合金经熔炼后在７２ ５’；Ｃ浇铸，在５２０’Ｃ进行１６ｈ的均匀退火．在５００’；Ｃ进行热轧，总加工率为８８ ％．然后再进行冷轧，总加工率为７１％．固溶处理在盐溶炉内进行，随后在水槽中淬火．电镜样 品按常规电解双喷法制备，在ＥＭ４００Ｔ透射电镜上进行观察．２结果图１为所研究的ＡＩ－－ Ｌｉ合金经固溶处理并淬火的显微组织，从中可以观察到大量的错线位错．图ｌａ为在４００Ｃ保 温ｌｈ后淬火的组织，可见直线位错、燃线位错和少量的位错环．图ｆｏ为在５３０Ｃ保温ｌｍｉ ｎ后淬火的组织，可观察到一组螳线位错，其中部分给线位错形状不规则．图Ｉｃ和图ｉｄ为在５ ３０’Ｃ保温３０ｍｉｎ后淬火的组织，分别示出晶界附近的蜡线位错和与位错网络相连结的赂线 位错．３分析与讨论燃线位错是在晶体中空位过饱和的条件下，预先存在的位错吸引周围的空位形 成的一种特有的位错形式．研究者们曾在ＡＩ－－ＣＵ“，Ａ！－Ｓｔ“’，ＡＩ－－Ｍｇｔ’‘ 和Ａ！－ＣＵ－Ｍｇ［‘ｊ等合金的淬火组织第一作者：女，３６，副教授．国家”七五”攻关项 目中观察到错线位错，但对ＡＩ－－Ｌｉ合金中的错线位错尚未见报道．图１２０９１ＡＩ－Ｌｉ 合全的淬火组织（ａ）一ｌ—４００Ｃ，保温ｌｈ；（ｂ）一ｔ—５３０’Ｃ，保温ｌｍｉｎ；（ ｃ），（ｄ）一ｔ—５３０’Ｃ，保温３０ｍｉｎ已提出的给线位错的形成机制有四种．第一种机 制“‘认为一个左螺型位错与具有相同柏氏矢量的负棱柱位错环相遇可形成一圈左螺旋始线．根据 这种机制，要产生大量的错线位错，组织中必须存在大量的位错环．但如果金属中有足够多的合金 元素，由于合金中的空位受溶质原子的牵累，能自由迁移的空位浓度很低，它们相互撞击而形成空 位对的几率就很小，因而很难形成错环的核心，而位错环恰好与螺型位错相碰的几率就更小．另外 ，用这种机制也很难解释多圈错线位错的形成．在第二种机制中’‘，组织中必须存在带异号割阶 的螺型位错，割阶具有刃型性质．在过饱和空位的作用下，经各割阶沿垂直于螺型位错的方向攀移 的结果使位错线弯成曲折状，攀移的最后结果导致形成酷线位错．但螺型位错上的异号割阶一般可 沿位错线滑动而相互对消，这种机制也不能解释大量瞠线位错的存在．第三种机制较为简明，一般 称其为Ｆｒａｎｋ机制”（图２）．热振动或内应力的作用使直螺型位错中的一段位错线产生弯曲 ，引起异号刃型位错分量出现．在过饱和空位的作用下，由于异号刃型位错分量向相反方向攀移而 将原来的直螺型位错线转化为给线位错．用这种机制可以解释单圈及多圈诞线位错的形成．图３为 两端受钉轧的混合位错在过饱和空位的作用下攀移形成错线位错的机制”．因为在混合位错的各线 段上均有符号相同的刃型分量，它们的攀移方向相同．在Ａ，Ｂ两端不ｆｆｉＺｑ型位错出现弯曲 和随后＊移形成巡线位错动的情况下，便会使位错线分别以Ａ和Ｂ为中心按一定角速度蜒曲，最后 结果是混合位错部分与两相似错线相连接．由于此种机制能够解释大量规则的诞线位错的形成，因 而为许多研究者所引用．图３Ｍ端受钉轧的混合位错李移形成巡线位错本研究中图ｉｄ中错线位错 的形成可以用第四种机制解释．图中示出一组诞线位错的一端均与位错网络相连，说明它们是由原 始位错受位错网络钉轧而成二但其它照片中的煤线位错却未见到明显的钉扎．如在图ｌａ中可观察 到一些尚未完全形成的煤线位错和单圈诞线位错．而图ｆｏ中的赌线位错形状很不规则，螺距时密 时疏，有的燃线位错各段的蜒曲方向亦有变化．这些诞线位错的形状与第四种机制所描述的差异较 大．另外，在图ＩＣ中，晶界两侧均存在错线位错，但晶界本身是位错的源和附，不能对位错起钉 扎作用．这些错线位错实际是在向晶界运动．过去的文献多是观察晶粒内的给线位错，很少涉及诞 线位错与晶界的作用．图ｌａ，ｂ，。中的错线位错可能是由于原始位错在长度上弯曲，淬火时受 到过饱和空位的作用而形成的，即第三种机制在起作用．Ｆｒａｎｋ机制只限于螺型位错．实际上 ，当一混合位错线在热振动或内应力的作用下产生弯曲时，也会引起异号刃型位错分量向不同方向 攀移．当混合位错各处的弯曲不均匀时便会形成不规则的诞线位错．４结论在２０９１ＡＩ－Ｌｉ 合金的淬火组织中存在大量赂线位错，它们主要是由受钉扎的位错和弯曲的位错在过饱和空位的作 用下攀移形成的．参考文献｜｜１ＴｈｏｍａｓＧ，ＷｈｅｌａｎＭＪ．Ｈｅｌｉｃａｌｄｉｓｌ ｏｃａｔｉｏｎｓｉｎｑｕｅｎｃｈｅｄａｌｕｍｉｎｉｕｍ－４％ｃｏｐｐｅｒａｌｌｏｙｓ． Ｐｈｉｌｍａｇ，１９５９，４：５１１２Ｗｅｓｔｍａｃｏｔｔ，Ｈｕｌｌ，Ｂａｒｎｅｓ，ｅ ｔａｌ．Ｖａｃａｎｃｙｔｒａｐｐｉｎｇｉｎｑｕｅｎｃｈｅｄａｌｕｍｉｎｉｕｍａｌｕｍｉ ｎｉｕｍａｌｌｏｙｓ．ＰｈｉｌＭａｇ，１９６１，６：９２９３ＷｉｌｓｏｎＲＮ，Ｍｏｏｒ ｓＤＭ．ＦｏｒｓｙｔｈＰＪＥ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆ０．２５％ｓｉｌｉｃｏｎｏｎｐｒｅｃｉｐ ｉｔａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎａｎａｌｕｍｉｎｉｕｍ－２．５％ｃｏｐｐｅｒ－１．２％ ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙ．ＪＩｎｓｔＭｅｔａｌｓ，１９６７，９５：１７７４杨德庄． 位错与金属强化机制．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，１９９１．１０３５哈宽富．金属力学性 质的微观理论．北京：科学出版社，１９８３．８９６ＡｍｅｌｉｎｃｋｘＳ，Ｂｏｎｔｉｎｃｋ Ｗ，ＤｅｋｅｙｓｅｒＷ．Ｗ，ｅｔａｌ．Ｏｎｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔ ｉｅｓｏｆｈｅｌｉｃａｌｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ．ＰｈｉｌＭａｇ，１９５７，２：３５５Ｈ ｅｌｉｃａｌＤｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｉｎａＱｕｅｎｃｈｅｄＡｌ－ＬｉＡｌｌｏｙ￥Ｄｉｎｇ Ｈｕａ；ＺｈａｎｇＣａｉｂｅｉ；ＣｕｌＪｉａｎｚｈｏｎｇＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｅｌｉｘｄ ｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｉｎａｑｕｅｎｃｈｅｄＡｌ－Ｌｉａｌｌｏｙｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄｕ ｓｉｎｇＴＥＭ，ｗｉｔｈｉｔｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｐｒｅｖｉｏｕｓｗ ｏｒｋｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｂｅｌｉｅａｌｄｉｓｌｏｃ ａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｓｔｕｄｉｅｄＡｌ－ｌｉａｌｌｏｙｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｂｅｌｉｅａｌｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｆｏ ｒｍｅｄｂｙｃｌｉｍｂｏｆｔｈｅｐｉｎｎｅｄｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓａｎｄｃｕｒｖｅｄ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ，ｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｅｘｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｕｐｅｒ －ｓａｔｕｒａｔｅｄｖａｃａｎｃｉｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｌ－Ｌｉａｌｌｏｙ，ｈｅｌ ｉｃａｌｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ．Al－Li合金淬火组织中的蜷线位错@丁桦，张彩碚，崔建 忠Ａｌ－Ｌｉ合金，蜷线位错用透射电镜观察了Ａｌ－Ｌｉ合金淬火组织的位错形态，对已提出的 蜷线位错的形成机制进行了评述，并对所研究Ａｌ－Ｌｉ合金中蜷线位错的形成进行了分析．研究 结果表明，Ａｌ－Ｌｉ合金中的蜷线位错主要是由受钉扎的位错和弯曲的位错在过饱和空位的作用 下攀移形成的．１ＴｈｏｍａｓＧ，ＷｈｅｌａｎＭＪ．Ｈｅｌｉｃａｌｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｓｉｎｑｕｅｎｃｈｅｄａｌｕｍｉｎｉｕｍ－４％ｃｏｐｐｅｒａｌｌｏｙｓ．Ｐｈｉｌｍａ ｇ，１９５９，４：５１１２Ｗｅｓｔｍａｃｏｔｔ，Ｈｕｌｌ，Ｂａｒｎｅｓ，ｅｔａｌ．Ｖａ ｃａｎｃｙｔｒａｐｐｉｎｇｉｎｑｕｅｎｃｈｅｄａｌｕｍｉｎｉｕｍａｌｕｍｉｎｉｕｍａｌ ｌｏｙｓ．ＰｈｉｌＭａｇ，１９６１，６：９２９３ＷｉｌｓｏｎＲＮ，ＭｏｏｒｓＤＭ．Ｆｏ ｒｓｙｔｈＰＪＥ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆ０．２５％ｓｉｌｉｃｏｎｏｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏ ｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎａｎａｌｕｍｉｎｉｕｍ－２．５％ｃｏｐｐｅｒ－１．２％ｍａｇｎｅ ｓｉｕｍａｌｌｏｙ．ＪＩｎｓｔＭｅｔａｌｓ，１９６７，９５：１７７４杨德庄．位错与金属 强化机制．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，１９９１．１０３５哈宽富．金属力学性质的微观理 论．北京：科学出版社，１９８３．８９６ＡｍｅｌｉｎｃｋｘＳ，ＢｏｎｔｉｎｃｋＷ，Ｄｅｋ ｅｙｓｅｒＷ．Ｗ，ｅｔａｌ．Ｏｎｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ ｈｅｌｉｃａｌｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ．ＰｈｉｌＭａｇ，１９５７，２：３５５国家“七五” 攻关项目起作用．Ｆｒａｎｋ机制只限于螺型位错．实际上，当一混合位错线在热振动或内应力的 作用下产生弯曲时，也会引起异号刃型位错分量向不同方向攀移．当混合位错各处的弯曲不均匀时便会形成不规则的诞线位错．４结论在２０９１ＡＩ－Ｌｉ合金的淬火组织中存在大量赂线位错，它们主要是由受钉扎的位错和弯曲的位错在过饱和空位的作用下攀移形成的．参考文献｜｜１ＴｈｏｍａｓＧ，ＷｈｅｌａｎＭＪ．Ｈｅｌｉｃａｌｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓｉｎｑｕｅｎｃｈｅ
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