ECAP制備的工業(yè)純鐵及純鋁的高溫變形行為研究.pdf

1、材料在等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)制備過程中經(jīng)過劇烈塑性變形，在材料內(nèi)部累積了大量?jī)?nèi)應(yīng)力，組織處于亞穩(wěn)狀態(tài)，在外加載荷和溫度作用下，很容易發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，從而性能降低。目前，對(duì)于ECAP制備的材料，研究重點(diǎn)集中在室溫環(huán)境下力學(xué)行為以及相應(yīng)微觀結(jié)構(gòu)變化等方面，而對(duì)高溫變形行為的認(rèn)識(shí)還不夠系統(tǒng)。本文選取BCC結(jié)構(gòu)的工業(yè)純Fe和FCC結(jié)構(gòu)的純Al，通過Bc路徑分別進(jìn)行1和4道次ECAP擠壓制備的純Fe和純Al為研究對(duì)象，研究退火處理和應(yīng)變速率對(duì)其

2、高溫變形行為、變形特征和微觀結(jié)構(gòu)的影響，以期為ECAP制備的材料的高溫力學(xué)行為研究提供有益的參考。
　　與工業(yè)純Fe相比，ECAP處理使其高溫壓縮屈服應(yīng)力提高兩倍以上。ECAP Fe在快速應(yīng)變硬化后發(fā)生輕微軟化，隨后又發(fā)生應(yīng)變硬化，溫度越高，軟化越明顯，屈服應(yīng)力先隨溫度升高快速下降，在300℃時(shí)反而上升;400℃退火有效改善了ECAP Fe在流變階段發(fā)生的軟化現(xiàn)象，且屈服應(yīng)力均高于未退火ECAP Fe的，但高溫壓縮在流變階段仍表現(xiàn)

3、出一定程度的軟化現(xiàn)象，軟化程度與壓縮溫度有關(guān);初始ECAP Fe的微觀結(jié)構(gòu)以位錯(cuò)胞和板條狀結(jié)構(gòu)為主，板條內(nèi)位錯(cuò)密度較高，400℃退火后，以再結(jié)晶晶粒和板條狀結(jié)構(gòu)為主，但板條內(nèi)位錯(cuò)密度降低。不同溫度壓縮后，兩種狀態(tài)的ECAP Fe微觀結(jié)構(gòu)以位錯(cuò)胞和亞晶為主，隨溫度升高，亞晶數(shù)量顯著增加，位錯(cuò)密度下降，300℃時(shí)仍能觀察到一定數(shù)量的板條狀結(jié)構(gòu);ECAP Fe在溫度低于200℃時(shí)，變形主要以剪切變形為主，晶內(nèi)滑移為輔，孔洞及裂紋大多沿剪切帶萌

4、生，當(dāng)溫度為300℃，主要以單方向的剪切變形為主，裂紋沿剪切帶和晶界萌生。400℃退火后，變形仍以剪切為主，且隨著溫度的升高，晶內(nèi)滑移作用越來越明顯。
　　對(duì)于ECAP Al，當(dāng)壓縮溫度低于200℃時(shí)，在兩種應(yīng)變速率下，在流變初始階段均發(fā)生了輕微軟化，隨后進(jìn)入硬化階段，屈服應(yīng)力隨溫度升高下降，200℃時(shí)，10-2s-1下的屈服應(yīng)力反而提高，繼續(xù)提高溫度，流變階段一直發(fā)生應(yīng)變軟化，屈服應(yīng)力快速下降，但此時(shí)10-2s-1下的屈服應(yīng)力高

5、于10-3s-1下的;壓縮形變以剪切為主，應(yīng)變速率對(duì)其影響不大，而溫度的影響較大，低于200℃，隨溫度升高，次級(jí)剪切帶越容易開動(dòng)，200℃以上，次級(jí)剪切帶逐漸消失;微觀結(jié)構(gòu)以亞晶為主，在10-2s-1下，室溫時(shí)的亞晶尺寸較為均勻，平均約為1.2μm，隨溫度提高，亞晶尺寸逐漸出現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象，300℃時(shí)，兩極分化現(xiàn)象消失，尺寸增大至～2μm，而在10-3s-1時(shí)，亞晶尺寸未出現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象。
　　綜上所述，對(duì)于BCC結(jié)構(gòu)ECAP F