叠轧法制备超细晶铜材工艺基础研究

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。反复叠轧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。本文对叠轧技术进行了较系统的研究，包括：同步叠轧和异步叠轧的对比，不同退火温度和真应变对晶粒细化效果的影响，以及不同退火温度、退火制度、真应变对材料力学性能的影响等。通过3个阶段的实验，针对试样进行了有关组织和性能的检测。首先进行了同步实验，通过扫描电镜、EBSD分析和显微硬度的检测，发现退火温度低，真应变大时晶粒细化效果好。其次，在做了“降低低道次退火温度，提高高道次退火温度缩短退火时间并增加中途退火间隔”的工艺改进后，做了异步叠轧实验，根据拉伸、硬度检测和金相观察的结果，表明经过该工艺处理的试样抗拉强度σb、延伸率、显微硬度较普通纯铜提高显著，并且界面复合较同步有很大改善，但试样屈服强度σ0.2和屈强比(σ0.2/σb)较低。最后，针对屈服强度提高不大的问题，采用允许轧制力大的轧机做了不退火连续同步叠轧实验，该实验结果令人较为满意，并且观察到第3道次试样体现出累积临界变形量的特征：显微硬度(HV)、屈服强度达到、抗拉强度σb和屈强比达到最大值，并且保持较高的延伸率，而继续轧制屈服强度和延伸率都存在不同程度的减低。 实验结果表明，叠轧工艺能够有效细化晶粒、提高材料力学性能，在达到真应变累积变形量后继续进行加工，材料强度不能获得提高反而有所下降；中间退火对材料屈服强度的影响很大。根据实验结果发现，材料的“细晶强化”机制仅在一定范围内有效，当晶粒细化到一定程度后，继续加工也不能使材料强度提高，关于此我们以“晶粒畸变能饱和”的观点作了定性讨论。

目录

文摘

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第一章.绪论

1.1超细晶粒的结构及特征

1.2纳米(超细晶)材料的特性及应用前景

1.2.1力学性能

1.2.2热学性能

1.2.3电学性能

1.2.4磁学性能

1.2.5光学性能

1.2.6应用前景

1.3研究意义和相关领域的研究进展

1.3.1等径角挤压

1.3.2沙漏挤压

1.3.3高压旋转

1.3.4折皱——压直法

1.3.5叠轧法

1.4叠轧和界面复合的基本原理

1.4.1轧制原理及主要参数

1.4.2轧制变形的表示方法

1.4.3界面复合原理

1.5本课题的研究目的及内容

第二章同步叠轧实验研究及结果分析

2.1工艺的确定

2.2实验研究方法

2.2.1实验材料

2.2.2实验设备

2.2.3制样及检测设备

2.2.4实验路线

2.3实验过程

2.4实验数据及分析

2.4.1各道次参数和对应的真应变

2.4.2金相显微组织观察分析

2.4.3 EBSD分析

2.4.4道次与显微硬度的关系

2.5本章小结

第三章异步实验研究及结果分析

3.1轧制实验步骤

3.2实验数据及分析

3.2.1显微组织(沿轧向的侧面照片)

3.2.2力学性能

3.3讨论

3.4本章小结

第四章不退火连续同步叠轧实验研究及结果分析

4.1使用设备及材料

4.2实验内容

4.2.1不退火同步叠轧过程

4.2.2微观组织观察

4.2.3力学性能测试

4.3实验结果与分析

4.3.1微观组织

4.3.2力学性能

4.4讨论

4.5本章小结

第五章结论

致谢

参考文献