ECAP制備超細(xì)晶銅及其組織性能的研究.pdf

1、眾所周知，金屬材料的許多性能與其晶粒尺寸有密切的內(nèi)在聯(lián)系，根據(jù)Hall-Petch公式可知，晶粒尺寸越小，材料的強(qiáng)度、硬度就越高。因此細(xì)化材料晶粒一直是人們改善金屬材料綜合性能的一種有效途徑。然而，由于技術(shù)及工藝上的種種約束，過去絕大多數(shù)金屬材料的晶粒尺寸難以細(xì)化至亞微米以下。隨著材料科學(xué)的發(fā)展及材料制備與加工技術(shù)的不斷完善，自20世紀(jì)80年代以來人們開始研究晶粒尺寸細(xì)化至亞微米量級(jí)以下的材料，即超細(xì)晶材料。ECAP(Equal Cha

2、nnel Angular Processing，簡(jiǎn)稱ECAP)通過近似純剪切的大塑性變形使材料晶粒細(xì)化，是一種制備超細(xì)晶材料的有效方法。 通過對(duì)純銅的ECAP試驗(yàn)的研究表明：ECAP確實(shí)是一種有效的細(xì)化材料晶粒的工藝。工業(yè)純銅在Φ=120°、ψ=60°經(jīng)Bc路徑8道次的擠壓，晶粒尺寸平均細(xì)化到1.5μm左右。對(duì)Φ=120°、ψ=60°Bc路徑和Φ=105°、ψ37°Bc路徑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Φ=105°、ψ=37°時(shí)經(jīng)Bc路徑晶

3、粒細(xì)化的效果較好，8道次時(shí)抗拉強(qiáng)度、維氏硬度、延伸率分別到達(dá)到了430MPa、167HV、20.1％。對(duì)Φ=1200、ψ60°時(shí)A路徑和Φ：120°、ψ=60°時(shí)Bc路徑的對(duì)比試驗(yàn)表明，Φ=1200、ψ=60°A路徑細(xì)化材料晶粒的效果較好，8道次抗拉強(qiáng)度、維氏硬度、延伸率分別達(dá)到了425MPa、184 HV、19.1％。 通過對(duì)ECAP擠壓試樣200℃退火1小時(shí)熱處理試驗(yàn)研究表明：只要選擇合適的熱處理工藝，材料晶粒能夠進(jìn)一步得到

4、細(xì)化，材料強(qiáng)度、延伸率、維氏硬度均能得到提高，如Φ=120°、ψ=60°經(jīng)Bc路徑經(jīng)200°退火1小時(shí)熱處理后，晶粒平均尺寸在1μm左右，抗拉強(qiáng)度、維氏硬度、延伸率分別提高到435MPa、153HV、23.01％。 通過對(duì)試樣的TEM試驗(yàn)分析表明：材料經(jīng)ECAP擠壓后產(chǎn)生大量的位錯(cuò)，從被拉長(zhǎng)的衍射斑點(diǎn)可以看出，晶粒已被細(xì)化。通過熱處理后，位錯(cuò)減少，衍射斑點(diǎn)還是表現(xiàn)出具有細(xì)小晶粒的拉長(zhǎng)狀。 通過對(duì)Φ=120°、ψ=60°經(jīng)