超细晶铜力学和阻尼性能及微观结构研究

在众多阻尼材料中,金属阻尼材料既能满足高阻尼减振降噪性能,又具有较高的强度,是理想的阻尼材料。为了提高商业纯铜的力学性能,分析晶粒细化程度对纯铜力学性能和阻尼性能的影响,在室温下对商业纯铜棒进行12道次B_C路径等通道转角挤压(ECAP)实验。对挤压后样品进行单轴微拉伸试验和高循环拉伸疲劳试验研究其力学性能;通过动态力学分析仪测量材料的阻尼性能;利用光学显微镜、场发射透射电子显微镜和场发射扫描电子显微镜分析了材料的微观结构和疲劳断口形貌。结果表明:等通道转角挤压后的样品晶粒细化,极限强度、屈服强度和阻尼性能均显著提高,但塑性和疲劳强度随之降低。8道次挤压后,晶粒细化效果达到饱和状态。8道次挤压后纯铜的抗拉强度从297.0 MPa增加到410.7 MPa,屈服强度由276 MPa增加到401.2 MPa;4道次和8道次挤压后纯铜的内耗活化能分别为0.65和1.11 eV。断裂伸长率从18.4%降至14.4%;4道次和8道次挤压后纯铜的疲劳强度分别为109和102 MPa,断裂机制从韧性断裂向脆性断裂转变。     

超细晶纯铝微观组织及力学和腐蚀性能研究

在室温下采用等通道转角挤压(ECAP)对工业纯铝(CP-Al)圆棒料进行12道次挤压,通过光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、单向拉伸与电化学测试研究了超细晶纯铝的微观组织、力学性能和耐腐蚀性能.结果表明,ECAP后纯铝试样晶粒细化,4道次和8道次后晶粒尺寸分别达到576、482 nm.同时,显微硬度和抗拉强度显著提高,由初始的26.8 HV、79.2 MPa分别增加到8道次的48.3 HV、146.4 MPa,而塑性有所降低,断裂伸长率由初始的22.1%降低到4道次的9.5%.在质量分数为3.5%NaCl溶液中进行了开路电位(OCP)、极化曲线(PD)及电化学阻抗谱(EIS)测试,并观察腐蚀形貌.研究表明,随着ECAP道次的增加,腐蚀电位正移(-0.965~-0.860 V)、电荷传递电阻增大(1.741×10~4~4.798×10~4Ω·cm~2)、点蚀电位正移(-0.818~-0.734 V)、腐蚀电流密度降低(12.910~3.288μA/cm2),且腐蚀形貌有所改善,表明其耐腐蚀性能提高.这是由于随着挤压道次的增加,晶粒细化,加速了表面钝化膜的形成,形成的钝化膜更为致密,从而降低了腐蚀速率.