強塑性變形方法的改進及超細晶純鋁應(yīng)變速率敏感性研究.pdf

1、強塑性變形方法是制備塊體超細晶或納米結(jié)構(gòu)材料的一類常用的方法。在常用的強塑性變形方法中，等通道轉(zhuǎn)角擠壓和高壓扭轉(zhuǎn)法是為材料學家使用和研究最多的兩種方法。盡管這兩種方法能夠有效地制得超細晶材料，但是這兩種方法自身也有其缺點和應(yīng)用上的局限性。這就使得眾多的科研工作者致力于對現(xiàn)有的強塑性變形方法進行改進，或者發(fā)明新的強塑性變形方法，來制備超細晶材料。 本文主要包括以下幾個部分： 本文針對傳統(tǒng)的等通道轉(zhuǎn)角擠壓法難以對過長的材料進

2、行加工的缺點，基于新近提出的間接ECAD方法的理念，設(shè)計出模具并進行實驗，結(jié)果表明：間接ECAD能夠?qū)υ嚇舆M行剪切變形處理，并對處理試樣長度沒有限制，故該方法是可行的。 本文介紹了一種獲取高變形量的制備超細晶材料的強塑性變形方法：旋轉(zhuǎn)剪切法。這種方法能夠在較小的壓力下獲得較大的應(yīng)變量，且應(yīng)變量均勻可控。文中推導出了計算應(yīng)變量及應(yīng)變速率的公式，并通過對純鋁材料的實驗實現(xiàn)了剪切變形法，結(jié)果表明實驗獲得了約8.37的剪切應(yīng)變，并通過透

3、射電子顯微觀察，肯定了獲取了約700nm晶粒尺度的超細晶。 使用等通道轉(zhuǎn)角擠壓（ECAP）方法以及室溫冷軋，制備出超細晶鋁。在應(yīng)變速率5×10-5/s 到10-1/s的范圍內(nèi)進行拉伸實驗。將超細晶鋁隨應(yīng)變速率變化的拉伸行為，與普通冷軋態(tài)鋁和粗晶鋁隨應(yīng)變速率變化的拉伸行為進行對比分析。對于超細晶鋁，在1×10-1s-1~1×10-3s -1的應(yīng)變速率范圍內(nèi)，變形機制由位錯運動所控制；而在5×10-5s-1~1×10-4s -1的應(yīng)

4、變速率范圍內(nèi)，應(yīng)變速率機制可能與晶界的滑移和轉(zhuǎn)動相關(guān)。 在退火態(tài)超細晶（UFG）鋁中，室溫下，屈服突降現(xiàn)象的出現(xiàn)被認為與非均勻變形現(xiàn)象相關(guān)。在本章中，我們發(fā)現(xiàn)，退火UFG鋁中這種反常的現(xiàn)象，與應(yīng)變速率的大小無關(guān)。而近年才被發(fā)現(xiàn)的，UFG金屬的退火強化現(xiàn)象被證明與應(yīng)變速率相關(guān)，即在一定的應(yīng)變速率范圍內(nèi)，退火強化是可行的，而在其它的應(yīng)變速率范圍內(nèi)，退火強化行為是不會發(fā)生的。同時，UFG鋁的退火強化現(xiàn)象也是與溫度相關(guān)的，室溫下的一定應(yīng)