ECAP工艺与材料组织性能控制的研究

摘要

适度的晶粒细化是提高材料服役性能和加工成形性能的有效手段.ECAP(Equal-Channel Angular Pressing)技术是细化常规晶粒尺寸至亚微米级甚至纳米级晶粒尺寸最具工业化应用前景的技术之一,近年来在国际上形成研究热点.该文对ECAP技术进行了较系统的研究,包括:试验装置的设计制造,应变计算公式的推导,Cu、纳米SiCp/Cu基复合材料,普通高强度铝合金LY12室温ECAP工艺研究及所得超细晶材料的硬度、组织热稳定性等.采用四种不同工艺路线分别进行了三道次ECAP,证实路线Bc能更快获得大角度晶界,其硬度增幅也最大.对不同初始晶粒纯铜室温ECAP行为的研究发现:初始晶粒对其ECAP行为有很大的影响,初始晶粒越等轴、越均匀,越有利于晶粒细化.对纳米SiCp/Cu基复合材料室温ECAP的研究表明:三道次ECAP加工对提高增强体颗粒的分布均匀性和细化晶粒影响较小,室温ECAP三道次后出现裂纹,硬度从原始态的92.4HV上升到177.0HV.

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第1章绪论

1.1引言

1.2 ECAP技术

1.2.1 ECAP原理

1.2.2 ECAP参数

1.2.3 ECAP材料微观结构特征

1.2.4 ECAP后材料的性能变化

1.3颗粒增强金属基复合材料

1.4本文工作内容、目的和意义

第2章试验装置、材料及方法

2.1试验用模具

2.2形变试样制备

2.2.1纯铜

2.2.2铜基复合材料

2.2.3 LY12

2.3等径挤压试验

2.4退火试验

2.5 ECAP后材料的组织观察

2.6硬度测量

第3章ECAP工艺路线选择

3.1引言

3.2试验方法

3.3试验结果

3.3.1不同工艺路线ECAP显微组织

3.3.2四种路线ECAP三道次后的硬度

3.4分析与讨论

3.5本章小结

第4章纯铜ECAP晶粒超细化行为及组织热稳定性的基本特征

4.1 ECAP时的宏观流动规律

4.2纯铜ECAP组织演化规律及分析

4.2.1组织演化规律

4.2.2 ECAP道次的影响

4.2.3 ECAP晶粒超细化行为的机理分析

4.3 ECAP硬度演变行为及分析

4.3.1 ECAP硬度演变

4.3.2 ECAP硬度增高行为的机理分析

4.4纯铜ECAP后组织、硬度稳定性及分析

4.4.1退火温度的影响

4.4.2退火时间的影响

4.4.3 ECAP后退火的影响分析

4.5本章小结

第5章原始晶粒对纯铜ECAP行为的影响

5.1引言

5.2 ECAP形变材料组织演化

5.3分析与讨论

5.4本章小结

第6章铜基复合材料的ECAP

6.1 SiCp/Cu ECAP后组织演化规律

6.2 ECAP后硬度变化

6.3实验结果分析

6.3.1复合材料断裂机理分析

6.3.2 ECAP后硬度增高机理分析

6.4本章小结

第7章普通高强度铝合金LY12的ECAP

7.1预处理工艺对ECAP的影响

7.2本章小结

第8章结论

致谢

参考文献

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