The microstructure evolution and softening processes during high-temperature deformation of a 21Cr-10Ni-3Mo duplex stainless steel

The austenite and ferrite microstructure evolution and softening mechanisms have been investigated in a 21Cr-10Ni-3Mo duplex stainless steel, containing about 60% austenite, deformed in torsion at 1200°C using a strain rate of 0.7 s-1. The above experimental conditions led to the formation of a small volume fraction of new austenite grains through discontinuous dynamic recrystallization (DDRX), which could not account for the observed large softening on the flow curve. DDRX grains mainly formed through the strain-induced migration of the pre-existing austenite grain boundaries, known to dominate in single-phase austenite, complemented by subgrain growth in the interface regions with ferrite. A significant portion of austenite dynamic softening has been attributed to the large-scale subgrain coalescence, the extent of which increased with strain, which seems to have contributed substantially to the observed flow stress decrease. The above process thus appears to represent an alternative mode of austenite dynamic softening to the classical DDRX in the duplex austenite/ferrite microstructure, characterised by limited availability of the pre-existing austenite/austenite high-angle boundaries, deformed at a high temperature. The softening mechanism within ferrite has been classified as "continuous DRX", characterised by a gradual increase in misorientations between neighbouring subgrains with strain and resulting in the progressive conversion of subgrains into "crystallites" bounded partly by low-angle and partly by large-angle boundaries.

Microstructure and texture evolution during symmetric and asymmetric rolling of a martensitic Ti-6Al-4V alloy

In the current study, the effect of deformation mode (i.e., symmetric vs asymmetric rolling) on the extent of grain refinement and texture development in Ti-6Al-4V was examined through warm rolling of a martensitic starting microstructure. During rolling, the initial martensitic lath structure was progressively fragmented, primarily through continuous dynamic recrystallization. This eventually led to an ultrafine-grained (UFG) microstructure composed of equiaxed grains with a mean size of 180 to 230 nm, mostly surrounded by high-angle grain boundaries. Depending on the rolling reduction and deformation mode (symmetric and asymmetric), the rolled specimens displayed different layer morphologies throughout the specimen thickness: a fully UFG surface layer, a partial UFG transition layer, and a partially fragmented lath interior layer. Due to a higher level of effective strain and continuous rotation of the principle axis, asymmetric rolling resulted in a greater extent of grain refinement compared with symmetric rolling at a given thermomechanical condition. A bulk UFG structure was successfully obtained using 70 pct asymmetric rolling. In addition, the rolling texture exhibited various characteristics throughout the thickness due to a different combination of shear and compressive strains. Principally, the basal texture component was displaced from the normal toward rolling direction during asymmetric rolling, differing from the symmetric rolling textures.

Origine de la réduction de la durée de vie des photoporteurs dans le InGaAsP implanté à basse température

Un matériau semi-conducteur utilisé lors de la fabrication d’antennes térahertz (THz), le quaternaire InGaAsP (E_g = 0,79 eV), subit une implantation ionique de Fe suivi d’un recuit thermique rapide (RTA) dans le but d’améliorer ses propriétés d’émission. Le recuit est nécessaire afin de recristalliser la couche amorphisée lors de l’implantation, donnant lieu à un polycristal rempli de défauts de recristallisation. On constate cependant que les matériaux implantés Fe offrent de meilleures performances que ceux simplement endommagés au Ga. Dans le but de départager l’effet des défauts de recristallisation et des impuretés de Fe, des mesures de spectroscopie transitoire des niveaux profonds (DLTS) et de DLTS en courant (I-DLTS), ainsi que de spectrométrie de masse d’ions secondaires par temps de vol (ToF-SIMS) ont été effectuées sur des échantillons non implantés et d’autres recristallisés. Les mesures DLTS et I-DLTS ont pour but de caractériser les niveaux profonds générés par ces deux procédures postcroissance, tout en identifiant le rôle que jouent les impuretés de Fe sur la formation de ces niveaux profonds. De plus, le voisinage des atomes de Fe dans le matériau recristallisé a été étudié à l’aide des mesures ToF-SIMS. Les mesures DLTS sur matériau recristallisé sont peu concluantes, car la mesure de capacité est faussée par la haute résistivité du matériau. Par contre, les mesures I-DLTS sur matériau recristallisé ont permis de conclure que les impuretés de Fe sont responsables de la formation d’une grande variété de niveaux d’énergie se trouvant entre 0,25 et 0,40 eV, alors que les défauts de structure induisent des niveaux de moins de 0,25 eV. La concentration de Fe est élevée par rapport au seuil de solubilité du Fe dans le matériau recristallisé. Il serait donc plausible que des agrégats de Fe se forment. Toutefois, cette hypothèse est infirmée par l'absence de pic aux masses correspondant à la molécule ^(56)Fe_2^+ sur les spectres ToF-SIMS. De plus, un modèle simple est utilisé afin d’estimer si certaines masses présentes sur les spectres ToF-SIMS correspondent à des liaisons non induites par la mesure dans le matériau recristallisé. Bien qu’aucune liaison avec le Ga et l'As n’est détectable, ce modèle n’exclut pas la possibilité de liens préférentiels avec l’In.

Origine de la réduction de la durée de vie des photoporteurs dans le InGaAsP implanté à basse température

Un matériau semi-conducteur utilisé lors de la fabrication d’antennes térahertz (THz), le quaternaire InGaAsP (E_g = 0,79 eV), subit une implantation ionique de Fe suivi d’un recuit thermique rapide (RTA) dans le but d’améliorer ses propriétés d’émission. Le recuit est nécessaire afin de recristalliser la couche amorphisée lors de l’implantation, donnant lieu à un polycristal rempli de défauts de recristallisation. On constate cependant que les matériaux implantés Fe offrent de meilleures performances que ceux simplement endommagés au Ga. Dans le but de départager l’effet des défauts de recristallisation et des impuretés de Fe, des mesures de spectroscopie transitoire des niveaux profonds (DLTS) et de DLTS en courant (I-DLTS), ainsi que de spectrométrie de masse d’ions secondaires par temps de vol (ToF-SIMS) ont été effectuées sur des échantillons non implantés et d’autres recristallisés. Les mesures DLTS et I-DLTS ont pour but de caractériser les niveaux profonds générés par ces deux procédures postcroissance, tout en identifiant le rôle que jouent les impuretés de Fe sur la formation de ces niveaux profonds. De plus, le voisinage des atomes de Fe dans le matériau recristallisé a été étudié à l’aide des mesures ToF-SIMS. Les mesures DLTS sur matériau recristallisé sont peu concluantes, car la mesure de capacité est faussée par la haute résistivité du matériau. Par contre, les mesures I-DLTS sur matériau recristallisé ont permis de conclure que les impuretés de Fe sont responsables de la formation d’une grande variété de niveaux d’énergie se trouvant entre 0,25 et 0,40 eV, alors que les défauts de structure induisent des niveaux de moins de 0,25 eV. La concentration de Fe est élevée par rapport au seuil de solubilité du Fe dans le matériau recristallisé. Il serait donc plausible que des agrégats de Fe se forment. Toutefois, cette hypothèse est infirmée par l'absence de pic aux masses correspondant à la molécule ^(56)Fe_2^+ sur les spectres ToF-SIMS. De plus, un modèle simple est utilisé afin d’estimer si certaines masses présentes sur les spectres ToF-SIMS correspondent à des liaisons non induites par la mesure dans le matériau recristallisé. Bien qu’aucune liaison avec le Ga et l'As n’est détectable, ce modèle n’exclut pas la possibilité de liens préférentiels avec l’In.