钝铝和纯铜在管状材料高压切变过程中复合行为研究

摘要

通过管状材料高压切变技术分别对纯铝（99.98％和99.999％）与纯铜(99.98％)进行了不同应变量的复合试验，通过光学显微镜、电子扫描显微镜、电子背散射衍射技术及能谱分析技术对复合界面及其周围的显微组织进行了表征，并通过剪切试验对其复合界面的剪切结合强度进行了检测。发现在不同的变形条件下对复合界面结合强度产生不同的影响。随着平均等效应变量的提高，复合界面结合效果得到明显改善，并在较高应变量下达到饱和，实现了界面有效的冶金结合。而在较高静水压力及较低应变速率范围内，静水压力和应变速率对复合界面的结合效果影响不太明显。实验前对样品表面进行预处理能够显著促进复合界面的冶金结合。但是由于管壁内沿半径方向应变梯度的存在，在相同转动角度条件下，内层金属的等效应变量会大于外层金属的等效应变量，从而造成内层金属的加工硬化程度相对更大，而不利于变形的继续进行，因此在不同材料的复合试验中，内层金属适宜选择加工硬化能力或强度较低的材料。我们还发现高纯铝(99.999％)和低纯铝(99.98％)在管状材料高压切变过程中表现出不同的显微组织演化及织构演化特征，而在铜铝复合界面则观察到了明显的原子相互扩散现象。通过对管状材料高压切变技术的变形特点及试样表面的分析，我们发现试样在加压过程中减薄及在变形过程中产生弯折是管状材料高压切变过程中，材料内外层复合出现新增界面的两个主要来源，而后者占据了主导作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的意义和背景

1．1．1 层状金属复合材料

1．1．2 传统层状金属复合材料制备工艺

1．2 剧烈塑性变形技术制备层状金属复合材料

1．2．1 等径角挤压技术制备层状金属复合材料

1．2．2 累积叠轧技术制备层状金属复合材料

1．2．3 螺旋轴对称复合挤压技术制备复合材料

1．3 管状复合材料的制备

1．3．1 管状材料高压切变技术制备管状复合材料

1．3．2 管状材料高压切变技术应变分析

1．4 本课题选材思路与研究内容

1．4．1 选材思路

1．4．2 研究内容

2 实验条件及方案

2．1 实验材料

2．2 实验方案

2．3 试样制备

2．4 显微组织表征

2．5 力学性能分析

2．5．1 显微硬度测试

2．5．2 复合界面剪切强度测量

3 影响材料复合因素探究

3．1 表面处理的影响

3．2 等效应变量的影响

3．3 应变速率的影响

3．4 静水压力的影响

3．5 退火工艺与保压时间的影响

3．6 本章小结

4 复合实验

4．1 5N铝套5N铝复合试验

4．1．1 复合界面扫描电子图像

4．1．2 复合界面电子背散射衍射图像

4．1．3 复合界面剪切结合强度测量

4．1．4 复合界面周围显微硬度测量

4．2 4N铝套5N铝复合试验

4．2．1 复合界面扫描电子图像

4．2．2 复合界面电子背散射衍射图像

4．2．3 复合界面剪切结合强度测量

4．2．4 复合界面周围显微硬度测量

4．3 5N铝套4N铝复合试验

4．3．1 复合界面扫描电子图像

4．3．2 复合界面电子背散射衍射图像

4．3．3 复合界面剪切结合强度测量

4．3．4 复合界面周围显微硬度测量

4．4 管状材料高压切变中4N铝与5N铝组织演化差异

4．5 管状材料高压切变中4N铝与5N铝织构演化差异

4．6 4N铜套5N铝复合试验

4．6．1 显微组织表征

4．6．2 复合界面周围显微硬度及剪切结合强度测量

4．6．3 铜铝复合界面原子扩散分析

4．7 5N铝套4N铜复合试验

4．8 本章小结

5 管状材料高压切变复合过程研究

5．1 界面在试样加压减薄过程中增加

5．2 界面在管状材料切变过程中增加

5．3 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况