双相不锈钢的纳米压痕

Duplex 2205是一种两相奥氏体（γ）和铁素体（α）不锈钢，由5%至6%的镍、3%的钼和22%的铬合金制成。其特点是在恶劣环境中具有一般腐蚀性，具有优异的抗应力腐蚀开裂能力和良好的疲劳强度。

与标准奥氏体不锈钢相比，双相钢提供非常高的屈服强度。热交换器，油田管道，罐，压力容器，储存，运输和化学加工是双相钢的主要应用。当这些钢进行高温时，σ和奇等的有害金属间相可以形成腐蚀和机械性能的质量下降。

本文描述了采用电子背散射衍射（EBSD）证实退火双相钢铁素体/奥氏体基体中存在Sigma和Chi相及其分布的研究。布鲁克氏希西奥尔顿^®PI 88 SEM PicoIndenter^®用于通过原位纳米凸缘测量单个铁氧体/奥氏体相的机械性能。

图1-Hysitron Pi 88 SEM PicoIndenter。

Hysitron Pi 88 SEM PicoIndenter

作为深度传感的纳米机械测试仪，Hysitron PI 88 SEM PicoIndenter专门设计用于利用当代扫描电子显微镜（SEM，FIB / SEM）的复杂成像能力。当配有可选的旋转和倾斜阶段时，PI 88具有柔性样品定位，其具有五个自由度（X，Y，Z，倾斜，旋转），允许用户将样品与离子束对齐​​以进行样品制备或检测器，例如WDS, EDS or EBSD to achieve a deeper understanding of a material’s mechanical response.

图2-Hysitron PI 88 SEM PicoIndenter可选旋转和倾斜阶段示意图

e-flash.^FS.EBSD Detector™

本文中演示的EBSD结果是通过e-Flash获得的^FS.高速探测器。其卓越的信号灵敏度和速度，以及原位倾斜和ARGUS FSE/BSE成像系统等新颖功能，使e-Flash成为可能^FS.-是原位实验的理想选择，也是纳米压痕等高分辨率机械测试的重要补充。

图3. -彩色编码的Argus FSE图像显示在其中一个凹进区域中的方向对比;EBSD相位地图（左上角），铁氧体（红色），奥氏体（蓝色），Sigma（黄色）和Chi（Aqua）阶段;晶粒定向蔓延（GOS）地图（右上角），表明缩进开发的塑料应变场不会从铁氧体谷物交叉进入更难度的Σ相粒。

实验程序

使用导电粘合剂，将抛光的双相钢样品连接到显微镜分子中，然后在Hysitron Pi 88的分段中机械固定。Hysitron PI 88的可选旋转和倾斜能力用于将样品与E对齐。-Flash检测器用于相位和晶粒映射ESPRIT 2.1软件。在映射后用压痕探针重新定向样品，并对负载控制的纳米凸起试验进行1,5和20mN的峰值。为了映射缩进的区域，在机械测试之后再次与EBSD检测器再次对准样品。（参见图3中的FSE图像和EBSD导致图4中的结果。

图4。（a）模式质量图，（b）相位映射，（c）方向（IPFY）地图，和（d）GOS映射。颜色表明取向以0°（蓝色）的程度差异，高达15°（红色）EBSD结果。

图5。奥氏体（γ）和铁素体（α）相的典型P-h曲线（顶部）、铁素体和奥氏体的弹性模量和硬度变化（底部）。

EBSD增强的纳米endentation结果

图4所示为从奥氏体（γ）和铁素体（α）晶粒边界处形成的压痕区域获得的EBSD结果。从结果可以看出，压痕产生的塑性应变场在奥氏体中相对较大，即在较软的阶段。

通过从每个阶段分析5至8个凹口，可以通过分析5至8个凹口来确定相位域的局部塑料和弹性性质。测量弹性模量（E）为奥氏体相186±1.4GPa，用于铁素体相215±7.2GPa。硬度值（H）分别显示出类似的趋势，分别具有3.2±0.07gPa和3.6±0.05GPa的奥氏体和铁氧体的类似趋势。尽管实际数量与Guo等人报告的结果略有不同，但Campos等，和Gadelrab等，两相的机械性能的相对差异与早期研究中报道的趋势很好。此外，结果证实了铁氧体相中钼和Ni的固体溶液硬化所提供的估计改进。

雇用 -希西奥尔顿^®PI 88 SEM PicoIndenter^®-与QUANTAX EBSD系统结合安装旋转和倾斜台，通过将晶粒取向映射能力和高分辨率相位与目标纳米力学性能测量相结合，可以对金属材料进行更稳健的表征。这种组合还可以用于扩展与其他复杂的多相、各向异性或纹理材料相关的研究范围。亚博网站下载

参考

1. K.Gadelrab、G.Li、M.Chiesa和T.Souier，马特。雷斯。，27（2012），1573。
2. M. Campos，A. Bautista，D.Caceres，J. Abenojar，J.M.Torralba，J.欧洲陶瓷学会23（2003）2813。
3. L. Q. Guo，M. C. Lin，L. J. Qiao，A. A. Volinsky，应用表面Sci。，287（2013）499。

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