CVD_W的晶界结构及其对塑性形变的影响

晶界是多晶体金属材料的最重要缺陷类型之一，在多晶体起着协调、低温障碍、高温促进和起裂等作用［1］，与金属材料塑性形变等特性密切相关。晶界特征与材料的制备工艺关系密切，不同的制备工艺其晶界结构不同，晶界能差别较大，对材料性能产生不同影响。化学气相沉积方法制备的纯钨组织不同于常规的粉末烧结纯钨，特殊的晶界结构必然对沉积纯钨的塑性产生影响。目前，将纯钨作为战斗部药型罩材料的应用已经成为各国研究的重点内容，关于塑性形变与显微组织的关系研究也获得相应的研究成果［2］。化学气相沉积技术是纯钨重要的制备方法，关于晶界结构对化学气相沉积纯钨的力学性能研究却相对缺少。通过研究CVD 纯钨的晶界结构特征，分析其对纯钨高应变率形变的力学性能影响，为深入研究化学气相沉积纯

钨的力学性能并扩展其应用提供实验和理论依据。

1研究内容和方法

化学气相沉积技术制备纯钨材料，其基本反应原理为：

WF 6+3H 2W+6HF ，

在反应时WF 6与H 2在高温基体表面发生还原反应生成单质W ，沉积在基体表面。根据基体形状不同可以制备出不同形状的纯钨制品，特别适用于异型纯钨件的制备。通过控制沉积工艺制备了能够用于性能测试的CVD-W 材料。

将CVD-W 垂直于晶粒生长方向切割成方形试样，试样尺寸5mm ×5mm ；试样经不同型号砂纸打磨；

CVD-W 的晶界结构及其对塑性形变的影响*

孙红婵，李树奎，侯岳翔，鲁旭东，郭伟

（北京理工大学材料科学与工程学院，北京100081）

摘

要：为研究化学气相沉积纯钨（CVD-W ）的沉积组织生长对晶界结构的影响，以及晶界结构对塑性形变的影响；采用

电子背散射技术观察CVD-W 的微观组织，分析晶界结构；采用Hopkinson 压杆系统进行高应变率压缩试验。结果表明：

CVD-W 具有显著的<001>晶粒择优取向，晶界呈现Σ3、Σ5等低重合位置点阵的晶界结构特征，其中Σ3具有最高的出现

频率；其高应变下的屈服应力明显低于其他制备方法获得的纯钨材料。研究认为由于CVD-W 在界面上具有较多的重合位置，晶界处晶格吻合较好，畸变程度低，界面能较低，而且由于低ΣCSL 晶界特点，晶界多是由位错构成的；另外晶粒的择优取向使晶粒间在较低的应力下协调形变，因此CVD-W 在较低的应力下即可发生塑性形变。关键词：化学气相沉积纯钨；晶界结构；重合位置点阵；晶粒择优取向中图分类号：TG146

文献标识码：A

文章编号:1004-244X （2008）06-0076-03

Grain boundary microstructure of CVD -W and its effect on plastic deformation SUN Hong-chan ，LI Shu-kui ，HOU Yue-xiang ，LU Xu-dong ，GUO Wei

（School of Material Science and Engineering ，Beijing Institute of Technology ，Beijing 100081，China ）

Abstract ：The EBSD technology is used to determine the grain orientation microstructure of CVD -W ，as well as Hopkinson bar to carry out high strain rate compression tests ，in order to investigate the effects of deposition microstructure on the grain boundary and the grain boundary on the plastic deformation.The experimental results show that CVD -W obvious preferred orientation on <001>is confirmed by the anti -extremal graph.Besides ，the CSL grain boundaries such as ∑3，∑5and so on are occurred.Among these kinds of boundary,the ∑3boundary has the highest frequency;the yield stress of CVD -W is lower than pure tungsten by other preparation methods.It is found that the structures of grain boundary of CVD -W atoms have low level of distortion and low grain boundary energy.The grain boundaries are constructed of dislocation.In addition ，the grains of preferred orientation <001>make plastic deformation coordination occurred in lower stress.CVD -W can carry out plastic deformation in lower stress.

Key words ：CVD -W ；grain boundary microstructure ；coincidence site lattice ；preferred orientation

*收稿日期：2007-11-27；修回日期：2008-8-07

作者简介：孙红婵，女，博士研究生。Email ：bitsunshine@

Vol．31No．6Nov.,2008

兵器材料科学与工程

ORDNANCE MATERIAL SCIENCE AND ENGINEERING

第31卷第6期2008年11月