熱處理對超細(xì)晶工業(yè)純鋁力學(xué)行為影響的研究.pdf

1、細(xì)晶化作為一種材料改性手段,可使材料具有較高的流變應(yīng)力和斷裂強(qiáng)度。同時(shí),由于在微觀結(jié)構(gòu)上與粗晶材料存在巨大差異,超細(xì)晶材料往往表現(xiàn)出奇特的力學(xué)行為,例如退火強(qiáng)化等。本文研究的熱處理對超細(xì)晶鋁力學(xué)行為的影響,主要考察不同加工及退火工藝下超細(xì)晶材料力學(xué)行為改變的規(guī)律,并將此規(guī)律與超細(xì)晶特有的微觀變形機(jī)制及假設(shè)相聯(lián)系。在制備超細(xì)晶材料的方法中,等徑轉(zhuǎn)角擠壓法(ECAP)是一種常用的,可以高效獲得超細(xì)晶甚至是納米晶組織的強(qiáng)塑性變形方法。本文采用

2、內(nèi)交角為90°的擠壓模具對工業(yè)純鋁進(jìn)行了不同道次的擠壓變形,變形后的試樣在冷軋后進(jìn)行了不同溫度和時(shí)間的退火熱處理。本文研究內(nèi)容主要包括兩部分:超細(xì)晶靜態(tài)拉伸下材料力學(xué)行為與退火加工工藝的關(guān)系和超細(xì)晶材料激活體積隨加工退火工藝變化的規(guī)律:單向拉伸實(shí)驗(yàn)中,超細(xì)晶材料隨道次、路徑以及退火工藝的改變而表現(xiàn)出與粗晶材料不同的力學(xué)性能變化規(guī)律,主要體現(xiàn)在細(xì)晶強(qiáng)化、延伸率降低、退火強(qiáng)化、退火脆化、應(yīng)變速率敏感度提高等方面。超細(xì)晶與粗晶材料力學(xué)行為差異

3、的根本原因是兩者在微觀結(jié)構(gòu)方面巨大差別。通過循環(huán)弛豫實(shí)驗(yàn),可以得到超細(xì)晶材料的表觀激活體積和物理激活體積。由于材料的激活體積與材料的微觀結(jié)構(gòu)有著十分緊密的聯(lián)系,因而對激活體積的研究將有助于從另一個(gè)側(cè)面了解和研究超細(xì)晶材料的微觀特性,解釋和分析在單向拉伸實(shí)驗(yàn)中獲得的材料力學(xué)行為的根源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,超細(xì)晶的激活體積較粗晶時(shí)低一個(gè)數(shù)量級,激活體積隨變形量的增加而減小、隨退火溫度上升和退火時(shí)間延長而上升，反映出退火處理后超細(xì)晶中位錯(cuò)結(jié)構(gòu)和位錯(cuò)