ECAP超细晶铜动态剪切性能及软化机理研究

发布时间：2020-06-18 21:41

【摘要】：随着科学技术进步和经济发展对材料综合性能的要求也越来越高。晶粒细化是材料强韧化的机制之一,通常把晶粒尺寸为100-1000nm的材料,称为超细晶材料,由于超细晶材料具有细小的微观组织,具备独特的力学性能和应用前景。超细晶材料的制备方法和力学性能的研究已成为材料科学领域的热点。为研究通过等径通道挤压法(ECAP)制备的超细晶铜的结构的热稳定性及其对材料动态力学性能的影响。本文利用Hopkinson压杆及MTS液压伺服试验机对ECAP超细晶铜和原始铜帽型剪切试样进行应变控制加载,结合图像数字相关法及“冻结”回收试样的微观和XRD分析,对其动态剪切变形行为及微观组织演化开展研究。结果显示:(1)ECAP超细晶铜较原始粗晶铜动态剪切屈服强度及流动应力提高,与准静态相比具有显著的应变率强化效应。ECAP超细晶铜在准静态剪切下具有应变硬化特征,但在高应变率下剪切应力-应变曲线屈服后立即发生应变软化,其应变硬化率为负值;因此,ECAP细晶铜在冲击下易发生绝热剪切失稳破坏。(2)微观组织显示,ECAP超细晶铜在剪切应变为0.14时即产生绝热剪切带,带内为再结晶的等轴细晶粒,随应变发展,再结晶带变宽,并且再结晶晶粒长大。动态再结晶是导致ECAP超细晶铜在高应变率剪切变形时发生应变软化的原因,按塑性功计算的高应变率下动态再结晶温度为325k。(3)ECAP后的超细晶铜在准静态剪切下具有应变硬化特征,但在高应变率下剪切应力-应变应变曲线呈软化特征;高加载率下产生动态再结晶的绝热剪切带是导致应变硬化率为负的原因。同一应变率下超细晶铜剪切区再结晶的宽度与应变呈线性关系;随着应变率的增加超细晶铜的屈服强度和流动应力也越来越大,应变硬化率随着应变率的增加越来越小。(4)同一应变下随着应变率的提高,剪切带的宽度越来越宽;同应变率下绝剪切带宽度随着应变的增加越来越宽;并且同一剪应变下应变率越高剪切带宽度越窄。并且证明再结晶优先形成于剪切带的中间位置,随着应变的的发展不断的向两侧扩展。
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.11;TG376
【图文】：

模具,超细晶

现出优秀的力学性能,但是却由于制备工艺技术和工艺的限制,无法得到大批量、晶粒学技术和生产力的提高对于超细晶材料的生生产工艺主要分为两大类型：一是轧制法料轧制成块状；二是大塑性变形法(Severe P最多方法,这个类型的方法主要分为以下四annel Angular Pressing, ECAP),二是高速扭化学气相沉积法(Chemical Vapour Deposititive roll-bonding, ARB)等[7,15]。这些方法目前于不同的工作状况可以选择不同的方法。并其合金的超细晶材料。下面简单介绍这四种法(ECAP)法是应用最广的一种方法,最早是前苏联科期被广泛应用[7]。

工艺流程图,叠轧,工艺流程

大角度晶界形成,晶粒被细化到亚微米级甚至纳米级[11,16]。1.2.2 累积叠轧(ARB)累积叠轧法是20世纪90年代日本科学家Saito首次提出来的[17],其过程如图1.2所示。其过程为选取条状试样现进行表面处理,把试样叠放在一起,之后采用传统的热轧工艺进行轧制,可以把试样粘合在一起。再把得到的试样平均切割多份,再进行表面处理,重复之前的热轧步骤。通过多次的重复过程,试样可以发生很大的塑性变形。在实验过程中热轧的温度和轧制的时间等,最终对试样的晶粒尺寸和晶粒结构都会有很大的影响[18-20]。图1.2累积叠轧工艺流程[17]1.2.3 高速扭转法(HPT)高速扭转法是20世纪三十年代Bridgman提出来的[21]。如图1.3是其原理图。图中a为实验装置原理说明书

【参考文献】