实验研究：核电主管道余料粗大晶粒形成机制及混晶组织分析

1 实验方法

实验材料取自该公司锻造核电主管道的剩余材料。其初始显微组织如图1a所示，其中A位置为尺寸超过500μm的粗晶粒。为了再现大钢锭的粗晶现象，首先对材料进行进一步粗化。研究表明，如果材料的塑性变形量不足以引发静态再结晶，在加热保温过程中就会产生粗大晶粒。为此，首先将材料进行8%预变形量的冷压，然后放入加热炉中加热至1250℃（加热速率为10℃·min-1）并保温2小时使颗粒粗化。 ，最终形成如图1b所示的含有粗晶粒的混晶结构，其中B、C、D位置出现了毫米级的大晶粒。

图2为两组样品混晶结构的晶体取向和形貌，其中晶粒A、B、C、D、E为粗化处理后获得的毫米级粗晶粒。从图中可以看出，混晶结构内部还存在较多的退火孪晶。其 EBSD 数据将用作全场晶体塑性模拟的微观结构输入数据。

完成微观结构表征实验后，对样品进行室温压缩实验。变形量分别为6%、15%、25%、35%和45%，如图3所示，其中图3b中圆圈内的晶粒为粗晶粒。每个变形阶段完成后，使用光学显微镜（OM）观察变形样品的微观结构。

2结果与讨论

图5为不同压缩变形程度样品的金相照片。图5a至图5c中对应的减少量分别为15%、25%和45%。图5b和图5c中的直线代表颗粒C和D的直径。滑移轨迹。三张金相照片均表明塑性变形在晶粒内部产生滑移带，且随着变形程度的增大，滑移带变得更加明显。

当压下量为15%时，滑移带主要出现在细晶粒中，而粗晶粒A和B中没有发现明显的滑移带；

当压下量为25%时，细晶粒中出现明显的滑移带聚集，粗晶粒C中出现两个不同方向的滑移带，体现了金属多晶材料多滑移塑性变形的基本原理。特征;

当压下量为45%时（真应变约为-0.6），强烈的塑性变形导致大量滑移带聚集在细晶粒中，几乎覆盖了细晶粒结构的微观形貌。

粗晶粒内滑移带的分布非常不均匀。例如，粗晶粒D内的某些区域出现明显的滑移带聚集，大部分位于晶界附近；粗晶粒E滑移带内的大部分区域没有观察到明显的聚集，但粗晶粒D和E之间的过渡区域存在大量滑移带。由于图5a至5c取自不同的样品，因此塑性变形图5所示的混晶组织具有一定的代表性，可以概括如下：对于含有粗晶粒的混晶组织，在塑性变形过程中，应变集中主要发生在细晶粒处。结构。即使在大塑性变形阶段，粗晶粒的塑性变形仍然比较小。但在晶粒粗大的局部区域，容易发生较大的塑性变形，并出现明显的应变集中。

3结论

(1)含有粗晶粒的混晶组织的塑性变形非常不均匀。细晶结构具有明显的应力、应变集中和晶体旋转。反之，粗晶内部整体应变集中较小，但仍会发生在局部区域。发生更高的应变集中和滑移带聚集。

(2)粗晶取向对混晶组织微区塑性变形有显着影响。硬取向粗晶不仅会增加塑性变形的不均匀性，还会进一步将变形传递到相邻的细晶组织，迫使细晶组织旋转以协调变形，但旋转后的细晶组织仍然表现为软取向晶粒。

(3)混晶组织晶粒粗大，晶内变形不均匀。虽然粗晶粒的整体应变小于细晶粒的应变，但局部也会出现明显的应变集中和滑移。能带迁移和聚集现象。