純鋁粉末燒結(jié)材料多道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓的實驗研究.pdf

1、本文結(jié)合粉末材料塑性加工和等通道轉(zhuǎn)角擠壓的變形特點，提出粉末包套-等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝(powder in tubes-eq-ual channel angular pressing，PITS-ECAP)。以純鋁燒結(jié)材料為對象，實現(xiàn)了多道次擠壓。研究了其變形前后組織和性能的變化。重點考察了不同擠壓路徑下材料微觀組織結(jié)構(gòu)的演化和性能的變化，分析探討了粉末燒結(jié)材料在擠壓過程中的細化、致密過程。在此基礎上，通過實驗的方法利用PITS-ECAP工

2、藝成功將純鋁粉末顆粒直接固結(jié)成高致密度高性能的塊體細晶材料。 實驗表明：具有粗大近等軸晶組織的初始試樣相對密度為0.88、平均晶粒尺寸46.8μm左右，經(jīng)過路徑Bc四道次擠壓后達到了完全致密、平均晶粒尺寸約為1.5μm，顯微硬度由初始的24.5 kg/mm2升至50.9 kg/mm2，屈服強度由初始的41 MPa提高到了120MPa左右。路徑A和Bc的細化效果明顯由于路徑C。 通過光學顯微鏡觀察了不同路徑下各道次擠壓后X

3、面和Y面上顯微組織的演化規(guī)律。根據(jù)立方體元素扭轉(zhuǎn)模型，分析了三種不同擠壓路徑剪切方式的特征，解釋了不同路徑擠壓下材料顯微組織的演化規(guī)律。通過對各道次擠壓件橫截面硬度分布進行測試表明：單道次擠壓后硬度分布不均勻，隨著擠壓道次的增加，分布趨于均勻。經(jīng)過不同路徑擠壓后獲得的硬度分布均勻程度比較可知，路徑Bc優(yōu)于路徑C，優(yōu)于路徑A。 通過透射電鏡觀察了Bc路徑擠壓下各道次微觀結(jié)構(gòu)的變化。分析認為靜水壓力、剪切特征和應變累積等因素的共同作

4、用是燒結(jié)材料在ECAP過程中晶粒細化的主要因素。在三者共同的作用下，細化經(jīng)歷孔隙閉合，基體組織發(fā)生交互作用、原始粗晶粒發(fā)生剪切變形，產(chǎn)生高密度位錯、位錯發(fā)展為位錯胞、位錯墻、形成大量的接近微米尺度的亞晶這一過程。通過孔隙變形閉合模擬實驗的研究，本文認為PITS-ECAP過程中，高靜水壓力和大剪切變形是材料能夠得以有效致密的關(guān)鍵所在。在多道次的擠壓中，擠壓路徑對孔隙的變形、致密效果有著重要的影響。 在上述實驗研究的基礎上，本文在較