强磁场退火对低温ECAP制备超细晶1050合金的晶粒长大行为的影响

摘要

本文采用光学显微镜、电子扫描显微镜、透射电镜和硬度测试等方法，研究铸态及轧态1050合金经低温等倾角挤压变形8道次试样在不施加和施加12T强磁场退火的组织和性能变化。主要得出了以下结果:
　　原始铸态组织为粗大的柱状晶，原始轧态组织为沿轧制方向平行排列的变形纤维组织，经ECAP反复挤压可使纯铝组织获得显著细化，随ECAP变形道次的增加，挤压流线越来越细，挤压8道次后均获得了等轴细晶组织，晶粒尺寸分别为0.9μm和0.7μm。1道次ECAP变形后材料的硬度增加130％，之后硬度的增加趋势明显变缓，原始轧制态试样经ECAP不同道次变形后的硬度值均比原始铸态ECAP试样硬度值高。
　　当原始铸态1050合金ECAP挤压8道次试样在250℃以下不施加和施加退火时，在沿挤压方向拉长的晶粒内部分布着大量的亚晶，随退火温度增加，亚晶逐渐转变为小角度晶界，而后小角度晶界通过晶粒转动转变为大角度晶界，至250℃再结晶基本完成，晶粒尺寸和大角度晶界与小角度晶界的比值均略有增加;当退火温度高于250℃时，晶粒长大速率明显加快，大角度晶界与小角度晶界的比值逐渐增加。与不施加磁场退火试样相比，施加磁场退火试样中的小角度晶界的数量明显多，低温下晶粒长大速度略高，但高温晶粒长大速度很快，且晶粒尺寸分布均匀，没有观察到晶粒异常长大现象，且TEM组织观察表明低温下亚晶和小角度晶界形成的更快。8道次低温ECAP试样在温度为200℃～250℃区域，出现了软化现象，施加强磁场试样的硬度值更低，软化速度更快。低温退火，不施加磁场，存在很强的戈斯织构，且随退火温度的增加戈斯织构减弱;施加磁场，存在很弱的戈斯织构，立方织构随温度增加增强;高温时试样发生相变，织构整体减弱。
　　原始轧态1050合金低温ECAP挤压8道次150℃～400℃退火，组织的变化规律和原始铸态试样退火的变化基本一致，晶粒随退火温度的增加不断长大为粗大的等轴晶，退火温度越高，晶粒尺寸越大。轧态因受剧烈塑性变形，退火后试样组织相对铸态相同条件退火晶粒细小，大角度晶界较多，晶内位错密度较高，硬度值较大。同样由于磁场的应用，晶粒的分布均匀，小角度晶界的数量百分比要大于不加磁场退火试样，但仍是大角度晶界为主，位错密度相对不加磁场退火试样较低。不加磁场退火，低温ECAP试样在温度200℃出现了软化现象，随退火温度增加而旋转戈斯织构减弱，加磁场退火，低温ECAP试样在温度150℃出现了软化现象，低温退火时仍产生了强的立方织构，高温退火时，织构减弱。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 超细晶材料概述

1．2．1 超细晶粒材料

1．2．2 超细晶材料的性能

1．3 ECAP技术的研究现状

1．3．1 ECAP方法的工作原理

1．3．2 ECAP工艺路线

1．3．3 ECAP超细晶的形成机制

1．3．4 ECAP材料的热稳定性

1．3．5 ECAP的工艺特点和应用前景

1．3．6 ECAP目前存在的不足

1．4 强磁场的研究现状

1．4．1 强磁场作用的原理

1．4．2 强磁场的分类及工艺特点

1．4．3 磁场的相变热力学效应

1．4．4 稳恒强磁场的应用研究及发展趋势

1．5 再结晶的研究

1．5．1 再结晶形成机制

1．5．2 再结晶织构

1．5．3 再结晶立方织构的形成机理

1．5．4 纯铝动态再结晶的研究新动向

1．6 研究的内容及意义

第2章 实验方案及方法

2．1 实验方案

2．1．1 实验流程图

2．1．2 实验设备

2．1．3 实验材料及制备

2．1．4 ECAP变形实验

2．2 强磁场热处理

2．3 分析测试方法

2．3．1 退火工艺

2．3．2 力学性能的测试

2．3．3 显微组织观察

2．3．4 透射电子显微镜(TEM)

第3章 铸态低温ECAP制备1050合金退火组织研究

3．1 引言

3．2 退火前不同道次的原始组织与性能

3．2．1 退火前组织

3．2．2 退火前性能

3．3 挤压2道次不同温度退火组织分析

3．3．1 退火组织分析

3．3．2 退火后性能测试

3．4 挤压8道次退火组织分析

3．4．1 晶粒大小的变化

3．4．2 晶粒取向分布分析

3．4．3 不同温度退火性能分析

3．5 铸态8道次低温ECAP退火TEM组织分析

3．5．1 不加磁场TEM组织观察及分析

3．5．1 加磁场TEM组织观察及分析

3．6 铸态8道次低温ECAP退火织构分析

3．7 本章总结

第4章 轧态低温ECAP制备1050合金退火组织研究

4．1 引言

4．2 退火前不同道次的原始组织与性能

4．2．1 退火前组织

4．2．2 退火前性能

4．3 轧态低温ECAP挤压8道次组织分析

4．3．1 晶粒组织大小的变化分析

4．3．2 晶粒取向分布分析

4．3．3 硬度分析

4．4 轧态8道次低温ECAP挤压试样TEM组织分析

4．5 原始轧态8道次低温ECAP试样退火织构分析

4．6 本章总结

第5章 实验结论

参考文献

致谢