等通道角挤压高纯铝微观组织与性能的研究

摘要

由于超细晶材料的晶粒尺寸非常小，与普通材料相比，超细晶的亚稳态晶界和小角度晶界所占的比例很大，因此超细晶材料的物理性能、力学性能等往往与传统材料不同。等通道角挤压工艺是一种利用纯剪切变形实现晶粒细化的剧烈塑性变形方法，与其他方法相比，等通道角变形易操作、工艺简单、成本低等，被认为是最有前途的细化晶粒工艺方法。
　　本文主要通过高纯铝多道次等通道角挤压实验，研究挤压后高纯铝晶粒细化机制以及随着挤压道次的增加高纯铝晶粒的变化规律。此外还研究了挤压道次和挤压路径对高纯铝的力学性能、耐蚀性能的影响规律。
　　在经过一至八道次等通道角挤压变形后，高纯铝的晶粒被不断细化，等轴晶和大角度晶所占的比重不断增加，试样内部的组织均匀性不断改善。第一道次试样内部晶粒被拉长，晶粒内部出现大量的亚结构。第二道次试样内部晶粒尺寸明显减小，此时大角度晶界开始出现。第四道次试样中出现了等轴晶粒，大角度晶界所占比例大幅提高。
　　Bc路径和C路径等通道角挤压后，随着挤压道次的增加，硬度不断上升。Bc路径一至八道次等通道角挤压后的高纯铝试样在100℃退火时热稳定性很好;在200℃退火时，前四道次热稳定性较好，五至八道次热稳定性变差。C路径一至四道次等通道角挤压试样在100℃和200℃退火后热稳定性都很好。压缩实验结果表明:等通道角挤压后的试样在压缩过程中出现了明显的弹性阶段，随着挤压道次的增加试样的抗压性能不断提高。拉伸实验结果表明:高纯铝的抗拉强度在第三道次达到最大值。对各道次拉伸试样的断口进行扫描分析，结果表明一至八道次的拉伸试样断裂方式均为韧性断裂。高纯铝在第一道次等通道角挤压后的耐蚀性最好，与原退火态高纯铝相比耐蚀性明显提高。
　　挤压后高纯铝的硬度、强度大幅提高的同时还保持了良好的塑性和耐蚀性。综合各道次试样的各项力学性能、耐蚀性以及晶粒尺寸，最后得到第五道次高纯铝试样的综合性能最好。此时，高纯铝材料具有较高的硬度、强度同时又具有良好的塑性，耐蚀性能也略优于退火态高纯铝。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 剧烈塑性变形(SPD)方法

1．2．1 高压扭转(HPT)工艺

1．2．2 复合轧制(ARB)工艺

1．2．3 多向锻造(MF)工艺

1．2．4 表面机械研磨(SMAT)工艺

1．2．5 等通道角挤压(ECAP)工艺

1．3 ECAP工艺参数对晶粒细化的影响

1．3．1 加工路径的影响

1．3．2 挤压道次的影响

1．3．3 模具结构的影响

1．3．4 变形温度的影响

1．3．5 挤压速度的影响

1．4 课题的提出和主要研究内容

第2章 ECAP实验过程和实验结果

2．1 ECAP实验材料选取

2．2 ECAP实验设备

2．3 ECAP实验过程

2．4 ECAP实验结果

2．4．1 Bc路径ECAP实验结果

2．4．2 C路径ECAP实验结果

2．5 本章小结

第3章 等通道挤压高纯铝的微观组织分析

3．1 实验试样准备与实验过程

3．2 EBSD实验结果分析

3．3 本章总结

第4章 等通道角挤压对高纯铝力学性能的影响

4．1 ECAP挤压高纯铝试样的显微硬度分析

4．1．1 显微硬度测试实验设备

4．1．2 实验过程及结果分析

4．2 ECAP挤压高纯铝材料热稳定性分析

4．2．1 实验设备

4．2．2 热稳定性性实验过程及实验结果分析

4．3 ECAP挤压高纯铝试样的拉伸性能分析

4．3．1 拉伸实验设备

4．3．2 实验过程

4．3．3 抗拉强度和伸长率结果分析

4．3．4 拉伸断口分析

4．4 ECAP挤压高纯铝压缩性能分析

4．4．1 压缩实验过程与试样准备

4．4．2 压缩实验结果分析

4．5 本章小结

第5章 ECAP挤压高纯铝材料电化学腐蚀性能的影响

5．1 实验设备

5．2 电化学腐蚀实验过程

5．3 电化学腐蚀实验结果分析

5．4 本章总结

第6章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

致谢