ECAP纯铝L2的力学性能及微观组织研究

等通道转角挤压(ECAP)是一种超细晶制备技术,可细化合金组织,改善材料性能.本文研究发现,ECAP纯铝L2,抗拉强度随挤压次数的增加而增加,8道次左右达到饱和.伸长率经1次挤压后大幅度下降,由40%下降至15%,4或5道次时伸长率有所增加.硬度随挤压次数的增加而增加,在3～4道次达到饱和.纯铝L2原始晶粒大小为1 mm的近等轴状晶,ECAP后,随挤压道次的增加,向细小等轴晶转变.至8道次后,晶粒大小约为1 μm.     

等径角挤压对大尺寸纯铝棒材力学性能的影响

采用等径角挤压(ECAP)技术挤压大尺寸工业纯铝棒材,探讨了挤压次数对其力学性能的影响。结果表明,随挤压次数的增加,纯铝棒的抗拉强度、屈服强度得到显著提高,6道次左右达到饱和,与未挤压的棒材相比,其抗拉强度提高185%,屈服强度提高138%;伸长率经1道次挤压后大幅度下降,由28.8%下降至8.8%,此后伸长率基本保持稳定。硬度也随挤压次数的增加而增加,在4道次达到饱和。     

等通道转角挤压对纯铝L2阻尼性能的影响

采用Φ=90°,ψ=30°的等通道转角挤压(ECAP)模具,对工业纯铝L2进行多次挤压,并利用悬臂梁共振法测试了合金阻尼。结果发现,ECAP可以改善材料微观组织结构,显著细化晶粒。原始晶粒尺寸为1mm的L2合金经挤压4道次后晶粒可细化为1μm左右的等轴晶。ECAP可提高合金阻尼。经挤压4道次后合金阻尼最高,应变量为3 8×10 - 5时合金阻尼为3 1×10 - 3,与未挤压的L2合金相比,提高了80 %。L2合金挤压前后的阻尼是应变振幅相关的,随应变振幅增大,合金阻尼提高。     

等通道转角挤压对L2工业纯铝力学性能的影响

利用等通道转角挤压(ECAP)技术挤压工业纯铝L2，探讨了挤压次数对其力学性能的影响。结果表明，随挤压次数的增加，L2的抗拉强度和硬度得到显著提高，抗拉强度可提高95％，硬度提高70％。挤压1次后，其伸长率由40％下降至15％，此后伸长率基本保持稳定。     

挤压道次对航空用工业纯铝ECAP组织和性能的影响

采用等通道转角挤压(ECAP)方法加工航空用工业纯铝以形成细晶结构,对其组织、力学性能以及腐蚀性能进行了测试,研究挤压道次对工业纯铝组织和性能的影响。结果表明:ECAP加工后工业纯铝试样基体晶粒变长并细化。随挤压道次(7道次前)增加,其拉伸强度与表面硬度上升,伸长率降低。经过ECAP加工后,试样腐蚀电位提高,点蚀电位正移,耐蚀性能得到改善。工业纯铝试样ECAP后表面属于点蚀类型,并随挤压道次增加,腐蚀区的数量逐渐降低。     

等通道转角挤压制备超细晶Mg15A1双相合金组织与性能

对高铝双相合金Mg15A1在553K以Bc路线进行了不同道次的等通道挤压（ECAP）,获得了超细晶高铝镁合金。通过OM,SEM,TEM分析了ECAP前后合金的微观组织结构及断口形貌,并测试了不同挤压道次后合金的硬度和室温拉伸性能,分析了ECAP细化晶粒机理及其性能改善原因。结果表明,随挤压道次增加,累计形变增强,网状硬脆相β-Mg17Al12破碎,合金晶粒显著细化,但对单相区和两相混合区细化效果不同。在α、β两相共存区内,4道次ECAP后形成100nm-200nm的细晶粒;在α单相区,4道次ECAP后晶粒为1μm以下,且在初晶α-Mg内析出弥散细小的β相,起到细晶强化和弥散强化作用。8道次ECAP后,晶粒略有长大。ECAP使合金的硬度、抗拉强度和延伸率同时得到提高,尤其是4道次ECAP后,硬度提高了32．04％,抗拉强度σb从150MPa提高到269．3MPa,延伸率δ由0．05％提高到7．4％;8道次ECAP后,硬度、抗拉强度略有下降,延伸率略有上升。SEM断口观察显示ECAP使合金拉伸断口形貌由铸态的解理断裂特征转变为延性韧窝断裂特征。     

大塑性变形过程中单晶和多晶铜的组织演变及变形机理研究

用等通道转角挤压(equal channel angular pressing,ECAP)法对单晶铜和多晶铜进行了多道次的挤压变形,对挤压过程中晶粒细化机理和变形机理进行了分析.结果表明,单晶铜和多晶铜在A路径下变形8道次以后,晶粒平均尺寸达到5 μm以下,但在4道次以后单晶铜沿挤压方向出现织构,多晶铜中出现均匀的等轴晶.TEM分析认为,晶粒位相差随剪切变形量的增加而增大,ECAP加工后材料内部大角度晶界数的增加导致了变形机制的改变,晶界滑移导致了晶粒转动趋势的增加.在多道次挤压后,单晶铜和多晶铜材料的微观结构特征是含有高密度位错的大角度晶界等轴晶组织,以及晶界上的非平衡结构.     

等通道转角挤压制备超细晶Mg15Al双相合金组织与性能

对高铝双相合金Mg15Al在553K以Bc路线进行了不同道次的等通道挤压(ECAP),获得了超细晶高铝镁合金。通过OM,SEM,TEM分析了ECAP前后合金的微观组织结构及断口形貌,并测试了不同挤压道次后合金的硬度和室温拉伸性能,分析了ECAP细化晶粒机理及其性能改善原因。结果表明,随挤压道次增加,累计形变增强,网状硬脆相β-Mg17Al12破碎,合金晶粒显著细化,但对单相区和两相混合区细化效果不同。在α、β两相共存区内,4道次ECAP后形成100nm～200nm的细晶粒;在α单相区,4道次ECAP后晶粒为1μm以下,且在初晶α-Mg内析出弥散细小的β相,起到细晶强化和弥散强化作用。8道次ECAP后,晶粒略有长大。ECAP使合金的硬度、抗拉强度和延伸率同时得到提高,尤其是4道次ECAP后,硬度提高了32.04%,抗拉强度σb从150MPa提高到269.3MPa,延伸率δ由0.05%提高到7.4%;8道次ECAP后,硬度、抗拉强度略有下降,延伸率略有上升。SEM断口观察显示ECAP使合金拉伸断口形貌由铸态的解理断裂特征转变为延性韧窝断裂特征。     

往复挤压L2纯铝的组织与性能

采用往复挤压（RE）工艺,在350℃挤压比为7.7：1时,对工业纯铝L2进行了1道次和6道次往复挤压.结果发现,往复挤压可以改善材料的微观组织结构,显著细化晶粒,提高了组织的均匀性.然而往复挤压不能显著提高纯铝的硬度和拉伸强度.这是由于往复挤压过程中发生动态回复,极大地降低纯铝的位错密度,使材料软化,抵消了细晶强化作用.同时由于晶粒的细化和位错密度的降低,往复挤压提高了纯铝的延伸率.与室温等径转角挤压（ECAP）相比,350℃RE工艺可以提高工业纯铝L2的延展性,但对纯铝的细化效果不如ECAP.     

退火处理对ECAP纯铝L2的影响

采用等通道转角(ECAP)挤压工艺,对原始晶粒为1 mm的工业纯铝L2进行4次挤压,得到了晶粒尺寸为1 μm的近等轴晶组织,然后进行不同温度下的退火处理.研究结果表明,经150℃/2 h退火处理后,硬度基本不变化,与退火前相比,试样的抗拉强度和伸长率分别提高了9%和18%.当退火温度高于200℃时,组织中出现了回复,试样硬度下降.退火温度越高,硬度下降幅度越大.     

二次挤压对挤压和ECAP变形后ZK60镁合金显微组织和力学性能的影响

测试四种状态下ZK60合金的显微组织和力学性能,四种状态分别为：挤压;挤压＋4道次ECAP;挤压＋4道次ECAP＋二次挤压;挤压＋4道次ECAP＋退火＋二次挤压。在室温下成功地进行ZK60的二次挤压,得到超细晶组织。结果表明：ECAP和二次挤压可以显著细化晶粒。挤压＋4道次ECAP＋二次挤压后的ZK60合金的屈服强度为342MPa,但是其伸长率只有0.8%。在二次挤压之前进行退火,ZK60合金的伸长率可以提高到4.5%,而屈服强度基本不变,抗拉强度达到 388 MPa。     

ECAP法制备超细晶铜的再结晶行为研究

在室温下，采用ECAP技术对纯铜进行了1-10道次的挤压，使其组织大大细化，得到了均匀、细小的等轴晶，平均晶粒尺寸为0．75μm。通过对不同ECAP道次后的退火试样的硬度测量和观察组织，结果表明：随ECAP道次的增加．开始再结晶的温度降低，再结晶软化的速率增加，ECAP8道次试样在433K发生静态再结晶。     

等通道径角挤压纯钛的力学性能

采用自行设计的模具对TA1进行二道次等通道径角挤压(ECAP)实验。采用B路径在温度400℃⁴20℃、挤压速度1mm/min的条件下对边长10mm的方形棒材进行处理,研究挤压变形后微观组织对力学性能的影响。结果表明,工业纯钛经过二道次ECAP变形后,晶粒明显细化,由初始的等轴晶逐渐演变为拉长的晶粒、孪晶交割、板条状组织和细晶组织,且道次增加,板条间距越细小;抗拉强度显著提高,二道次ECAP后的抗拉强度达1240MPa,同时硬度达到319HV,且塑性为16.7%。疲劳极限强度由原始的220MPa提高到280MPa,提高了27.3%。     

ECAP对Al-3Fe-0.3Sc合金组织性能的影响规律

在自制的等通道转角挤压(ECAP)模具中按Bc路径对Al-3Fe-0.3Sc合金方形棒料进行了不同道次的挤压变形,分析了挤压道次对合金微观组织、力学性能和电导率的影响规律。研究发现：ECAP变形后合金晶粒发生明显细化,晶粒呈现特定取向,长杆状铝铁相在剧烈的剪切变形条件下发生明显的破碎。合金经第1道次ECAP变形后抗拉强度由原始铸态的105 MPa升高至121 MPa,伸长率由5.7%大幅提升至25.7%,第2道次后抗拉强度和伸长率上升不明显。第1道次ECAP变形后合金的硬度由38.7 HV上升至53.5 HV,第4道次后上升至60.4 HV。电导率由铸态的42.9%IACS上升至第1道次的46.4%IACS,后续继续增加挤压道次,电导率基本保持不变。强度和电导率的提升主要是由于晶粒得到细化,发生的动态回复有利于变形过程中产生的高密度位错向亚晶界转变,减少了晶体中的空位缺陷。研究结果为铝铁合金的性能优化及实际应用提供了参考。     

等通道转角挤压变形Mg-1.5Mn-0.3Ce镁合金的组织、织构与力学性能

采用等通道转角挤压(ECAP)工艺以Bc路径在623K温度下对Mg-1.5Mn-0.3Ce镁合金进行变形,观察显微组织与织构,测试了力学性能。显微组织分析表明,镁合金经ECAP变形晶粒尺寸明显得到细化,经6道次ECAP变形后晶粒尺寸由原轧制态的约26.1μm细化至约1.2μm,且细小的第二相粒子Mg12Ce弥散分布于晶内及晶界处;同时经ECAP变形后,原始轧制织构随变形道次的增加不断减小,并开始转变为ECAP织构,织构强度不断增强;力学性能结果表明,由于晶粒细化作用大于织构软化作用,前3道次ECAP变形镁合金强度随道次的增加不断提高,与Hall?Petch关系相符,在第3道次时其抗拉强度和屈服强度达到最大值,分别为272.2和263.7MPa;在4道次之后形成较强的非基面织构,镁合金强度下降,与Hall?Petch呈相悖关系。断口分析表明,轧制态与ECAP变形镁合金的断裂方式都是沿晶断裂,由于6道次变形镁合金晶粒细化,存在更多的韧窝并获得16.8%最大室温伸长率。     

等通道径角挤压纯钛的力学性能

采用自行设计的模具对TA1进行二道次等通道径角挤压(ECAP)实验。采用B路径在温度400℃~420℃、挤压速度1mm/min的条件下对边长10mm的方形棒材进行处理,研究挤压变形后微观组织对力学性能的影响。结果表明,工业纯钛经过二道次ECAP变形后,晶粒明显细化,由初始的等轴晶逐渐演变为拉长的晶粒、孪晶交割、板条状组织和细晶组织,且道次增加,板条间距越细小;抗拉强度显著提高,二道次ECAP后的抗拉强度达1240MPa,同时硬度达到319HV,且塑性为16.7%。疲劳极限强度由原始的220MPa提高到280MPa,提高了27.3%。     

ECAP挤压对5083铝合金组织与力学性能的影响

研究了5083铝合金等通道转角挤压(ECAP)的室温拉伸性能.结果表明:5083铝合金经100℃、16道次ECAP挤压后,晶粒明显细化且第二相均匀弥散分布,合金的强度提高至480MPa;200℃、16道次ECAP挤压后,合金强度有所下降(约380MPa),但塑性显著改善(伸长率16％以上);降低ECAP挤压温度、增加挤压道次可获得更高的挤压硬化和细晶强化效果,在100℃ECAP挤压和200℃退火同样可提高该合金的抗拉强度和塑性变形能力.     

等通道转角挤压Zn-22Al合金在NaCl水溶液中的腐蚀行为

研究了等通道转角挤压 (ECAP) 工艺处理对Zn-22Al合金耐腐蚀性能的影响,考察了显微组织演变对Zn-22Al合金在3.5% (质量分数) NaCl溶液中的失重及电化学腐蚀行为的影响。结果表明：相比铸态Zn-22Al合金,经过ECAP处理后的试样组织明显细化,晶粒尺寸均匀。晶粒细化导致晶界大量增加及应力增大,试样表面缺陷增多,富铝相被优先腐蚀后,导致被富铝相包围的富锌相脱落,腐蚀速率加快,腐蚀失重随着挤压道次的增加而增加。电化学测试结果表明,随着挤压道次的增加,Zn-22Al合金腐蚀电流密度逐渐增加,腐蚀电位逐渐下降,合金的耐腐蚀性能随挤压道次的增加而逐渐降低。     

等通道转角挤压Mg-3.52Sn-3.32Al合金的组织与力学性能

采用等通道转角挤压（ECAP）Bc路径对固溶态Mg-3.52Sn-3.32Al合金分别挤压1、4和8道次。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪分析合金的组织和相组成,并测试了其室温拉伸力学性能。结果表明,经ECAP挤压后,固溶态合金组织中析出大量细小的Mg2Sn相和极少量的Mg17Al12相。随挤压道次增加,合金的综合力学性能先提高后降低。经4道次挤压后,合金的综合拉伸力学性能相对较佳,抗拉强度、伸长率和硬度分别达到250 MPa、20.5%和61.3 HV9.8,较未ECAP时分别提高43.7%、105%和26.9%。经ECAP挤压的合金室温拉伸断口均呈韧性断裂。等通道转角挤压Mg-3.52Sn-3.32Al合金的力学性能受晶粒尺寸、析出相以及组织织构的共同影响。     

等通道转角挤压镁合金的微观组织和力学性能

采用自制的90°模具,分析不同的ECAP挤压路径对AZ31镁合金变形后的微观组织和力学性能的影响;对挤压后的试样进行显微组织观察、硬度测试,研究等通道挤压工艺(ECAP)对AZ31镁合金的晶粒细化效果.结果表明:Bc路径晶粒细化效果较好,随着挤压道次增加,晶粒发生细化,7道次后晶粒尺寸由原来的70μm细化到4.8μm左右;硬度值随道次增加显著提高,3道次后达到最大值90.81MPa,之后随道次增加,硬度略有下降,趋于稳定.