應(yīng)變速率對強(qiáng)塑性變形晶粒細(xì)化的影響.pdf

1、采用強(qiáng)烈塑性變形(SPD)方法尤其是等通道轉(zhuǎn)角擠壓(Equal-ChannelAngularPressing簡稱ECAP)制備塊體超細(xì)晶/納米晶材料具有清潔致密等優(yōu)點(diǎn)而受到越來越多的關(guān)注。 本文在常溫下以不同應(yīng)變速率經(jīng)Bc路徑進(jìn)行ECAP擠壓成功地制備出純鋁及純銅的超細(xì)晶材料。并發(fā)現(xiàn)隨著應(yīng)變速率增大，純鋁及純銅的晶粒細(xì)化更加明顯。 將經(jīng)ECAP擠壓后獲得的純鋁飽和晶粒與相應(yīng)等效應(yīng)變速率下常規(guī)壓縮變形～6％后產(chǎn)生的位錯胞狀

2、組織比較發(fā)現(xiàn)，相同應(yīng)變速率下兩種組織的尺寸呈一定正比關(guān)系。由于純鋁層錯能較高，晶粒細(xì)化以位錯滑移機(jī)制為主。即首先在應(yīng)力作用下發(fā)生位錯增殖、纏結(jié)形成位錯胞，隨著位錯在胞壁纏繞，位錯胞壁逐步轉(zhuǎn)化為亞晶界，進(jìn)一步擠壓使亞晶粒轉(zhuǎn)化為大角晶粒，最終導(dǎo)致晶粒細(xì)化。另外位錯胞的形成是運(yùn)動位錯相互纏結(jié)阻塞的結(jié)果，如果運(yùn)動位錯在某運(yùn)動距離范圍內(nèi)不遇到別的位錯或其它障礙，則可自由運(yùn)動，我們認(rèn)為可以將各個位錯在遇到其它位錯之前自由運(yùn)動的平均距離稱為位錯運(yùn)動自

3、由程。因此位錯運(yùn)動自由程決定了位錯胞的尺寸而最終決定晶粒細(xì)化的程度，并且該結(jié)論在本實(shí)驗(yàn)中也得到進(jìn)一步證明。此外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，位錯運(yùn)動自由程與應(yīng)變速率有關(guān)，即應(yīng)變速率越大位錯運(yùn)動自由程越小，形成的位錯胞越小，最終經(jīng)ECAP擠壓獲得的最小晶粒尺寸越小。 而以純銅作類似比較發(fā)現(xiàn)，純銅的飽和晶粒尺寸遠(yuǎn)小于相應(yīng)等效應(yīng)變速率下常規(guī)壓縮變形～6％后產(chǎn)生的位錯胞尺寸。由于純銅層錯能較低，存在位錯運(yùn)動與機(jī)械孿生兩種晶粒細(xì)化機(jī)制。經(jīng)ECAP實(shí)驗(yàn)表明

4、，純銅在晶粒細(xì)化過程中首先發(fā)生位錯纏結(jié)形成位錯胞，位錯運(yùn)動受阻產(chǎn)生一定的應(yīng)力集中，發(fā)生機(jī)械孿生，同時改變晶粒取向以適應(yīng)滑移要求，從而使晶粒細(xì)化機(jī)制再一次轉(zhuǎn)變?yōu)橐晕诲e運(yùn)動為主。此時孿晶已在橫軸方向顯著細(xì)化，使位錯運(yùn)動自由程的作用更加明顯。最終仍導(dǎo)致應(yīng)變速率越高的飽和晶粒尺寸越小。 此外由于純鐵強(qiáng)度較高，受實(shí)驗(yàn)條件所限，本文僅對純鐵進(jìn)行了常規(guī)壓縮變形～6％的分析，結(jié)果表明層錯能較高的純鐵，形成的位錯胞尺寸同樣也與應(yīng)變速率有關(guān)，且位錯