西北有色金属研究院 | Scripta | Re不一定让钨更韧：大塑性轧制比合金化更能降低脆韧转变温度

2026-08-13 15:24:53 作者：金属学习日志来源：金属学习日志分享至：

速读：研究以W-xRe合金为模型体系，对比Re含量与轧制预应变对钨脆韧转变温度（DBTT）的竞争作用。结果表明，在再结晶及低轧制应变状态下，随Re含量增加，DBTT反而由约350 ℃升高至最高约550 ℃：准静态变形条件下，Re与运动位错发生动态相互作用，促进交滑移、jog和不可动位错环形成，产生显著动态钉扎和固溶硬化，抵消了传统“Re降低Peierls势垒”的晶格软化效应。相比之下，提高轧制应变至εr=0.667后，大量预存位错、亚晶/层片界面及扁平化晶粒形成高效移动位错源，使裂尖更容易发生塑性协调和钝化，所有W-Re合金的DBTT均降至约220–320 ℃的窄区间，Re含量影响显著减弱。其本质是材料由低应变下的“成分主导”脆韧转变，切换为高应变下的“位错源主导”增韧，因此预变形对降低W的DBTT比单纯Re合金化更加有效。

成分体系：W-xRe，x = 0、3、5、10 wt.%

组织特点：初始完全再结晶W-xRe合金均以等轴晶为主，平均晶粒尺寸约13–18 μm，其中W-Re合金晶粒略大于纯W。经εr=0.2轧制后，晶粒沿轧制方向拉长，并形成一定数量的亚晶界和预存位错；提高至εr=0.667后，晶粒严重压扁形成典型层片状“pancake”结构，法向有效晶粒厚度显著减小，同时小角度晶界和高密度预存位错明显增加。高应变形成的层片界面和预工程化位错成为大量移动位错源，使塑性变形更加均匀，并削弱Re含量对宏观脆韧转变行为的控制。

合金工艺：研究采用初始完全再结晶的W、W-3Re、W-5Re和W-10Re板材，初始晶粒尺寸约13–18 μm，随后统一在1300 ℃进行热轧，分别施加εr=0.2和0.667两种轧制应变，构建低位错储存和高位错储存两类组织。处理后的材料加工成6 mm×6 mm×0.50 mm小冲杆试样，经机械抛光后在0 ℃、0.5 wt.% NaOH溶液中以15 V电化学抛光10 min；最终在100–550 ℃范围内以0.2 mm/min加载速度开展小冲杆试验，通过归一化断裂能—温度曲线拟合确定DBTT。

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