ECAP变形对超细晶铜再结晶行为的影响

为研究ECAP变形对超细晶铜再结晶行为的影响,室温条件下对纯铜进行12道次等通道转角挤压(ECAP)变形,分别在100、150、280℃下对不同道次的超细晶铜进行退火处理,分析其硬度及微观组织变化规律.结果表明:经12道次ECAP变形后,铜的晶粒尺寸细化到约250 nm,硬度达146 HV;随着变形道次增加,超细晶铜的热稳定性降低,软化速度加快,在150℃退火时,1道次超细晶铜完成再结晶的时间约为20 h,12道次为0.5 h;12道次ECAP超细晶铜等温退火温度越高,完成再结晶时间越短,150℃完成再结晶时间约为1 200 s,200℃时缩短至600 s,280℃时再结晶仅需50 s;利用Arrhenius公式计算了再结晶激活能,1道次约为1 eV,12道次为0.78 eV,ECAP变形降低了铜的再结晶激活能.     

应用等通道转角挤压(ECAP)技术制备超细晶钛合金

等通道转角挤压(equal channel angular pressing,ECAP)是一种强塑性变形技术,能有效细化材料的微观组织,提高材料性能,改善难变形材料的成形性.简述了ECAP技术制备超细晶钛合金的原理和技术现状,分析了不同工艺参数对钛合金ECAP变形过程和材料性能的影响以及晶粒细化的微观机制.     

钛及钛合金ECAP变形研究进展

综述了等径变曲通道变形(Equal channel angular pressing,ECAP)技术制备超细晶(Ultra fine grain,UFG)钛及钛合金的研究进展。总结了模具参数、变形工艺参数对钛及钛合金ECAP变形及组织的影响,以期通过制定合理的变形工艺制备出组织均匀、性能优良的超细晶钛及钛合金,同时汇总了钛及钛合金ECAP变形组织变形机理、演变机理、ECAP变形组织稳定性及超细晶材料性能(超塑性、疲劳强度、耐腐蚀性等)的研究进展,最后指出ECAP制备超细晶钛及钛合金的研究方向。     

高强度超细晶金属材料塑性行为及增塑研究进展

强度和塑性是金属结构材料最重要的力学性能指标,金属高性能化的关键是在高强度水平下保证良好的塑性,然而两者往往不能兼顾。在众多强化方法中,晶粒细化长期以来被认为是强化金属最理想的手段,在传统晶粒尺寸范围,细化晶粒既可以显著提高材料的强度,又能改善材料的塑韧性。因此,近几十年来超细晶/纳米晶金属得到了广泛研究和发展,出现了以大塑性变形(SPD)、先进形变热处理(ATMP)技术为代表的超细晶制备方法,所得晶粒可以细化到亚微米或纳米尺度,金属性能大大提高。然而,大量研究证实当晶粒细化到亚微米或纳米尺度时金属强度提高但塑性显著下降,与传统的细晶强化规律不符。对此,国内外学者进行了很多研究,试图阐明其机理、揭示晶粒超细化导致塑性降低的物理本质。此外,由于细化晶粒方法受到塑性的限制,新的高强度水平下增强塑性的方法成为钢铁材料高性能化的研究热点。针对塑性下降的事实,为了进一步提高超细晶金属材料性能,研究者开展了许多增强塑性的工作,获得了较好的效果,但仍存在一些不足。关于金属晶粒超细化导致塑性降低的普遍共性现象,目前广泛认可的理论主要有晶界捕获(吸收)位错的动态回复理论、位错运动湮灭理论、高初始位错密度以及位错源缺失机制等。前三者都主要关注超细晶金属材料低(无)加工硬化能力,并将其归结为延伸率降低所致。主要是因为低(无)加工硬化使材料在变形早期发生塑性失稳或局部变形从而表现出低塑性。超细晶金属增塑研究主要体现在增塑方法和机理方面,目前,增塑方法主要有(1)形成纳米孪晶;(2)获得粗晶-细晶双峰组织;(3)利用相变诱发塑性/孪生诱发塑性(TRIP/TWIP)效应;(4)引入铁素体软相;(5)利用纳米第二相粒子等。这些增塑方法的主要机理是利用组织结构的改变提高超细晶金属的加工硬化能力以维持良好的均匀塑性变形以及利用组织相变提高塑性。本文归纳了常用的超细晶金属制备方法,综述了超细晶金属材料塑性降低的研究进展,总结了超细晶金属增塑的研究结果,分析了目前研究中存在的不足,探讨了超细晶金属增强增塑的发展趋势,以期为超细晶金属塑性降低理论及增强增塑研究提供参考。     

ECAP制备超细晶铜在0.5mol/L NaCl溶液中的腐蚀行为

利用极化法、电位时间曲线、浸泡实验等研究等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)制备的块体超细晶铜和退火态粗晶铜在0.5mol/L NaCl溶液中的腐蚀行为,对比研究ECAP挤压前后腐蚀行为的变化。结果表明:通过ECAP制备的超细晶Cu的腐蚀电流低于粗晶Cu,自腐蚀电位Ecorr比粗晶铜高100mV左右,表明超细晶Cu的耐蚀性比粗晶Cu要好。通过电化学分析和微观腐蚀形貌,超细晶材料的腐蚀表面非常光滑,腐蚀较为均匀,粗晶材料的局部腐蚀现象十分严重。     

强变形制备超细晶金属材料的方法

强变形是细化晶粒的有效方法,甚至可以制备纳米材料,最近十几年来大量的强变形方法涌现出来,研究也越来越多.介绍了等通道角挤压、高压扭转、连续限制带材角轧挤、循环挤压、限制斜槽压缩、反复弯曲校平、累积叠轧焊等方法,回顾了各种方法可以得到的最大应变量、细化晶粒效果及应变量计算公式.阐述了强变形及剪切变形细化晶粒的机制.     

纳米和超细晶金属材料的退火强化

本文综述了纳米和超细晶金属材料的退火强化研究现状和发展趋势。本文关注致密纳米和超细晶材料的研究,首先介绍了电沉积纳米Ni、强塑性变形制得的超细晶金属钛和纯铝的退火强化的实验现象,随后综述了这一强化现象的微观机理,最后探讨了进一步的实验及理论分析的途径。     

大塑性变形制备超细晶储氢材料的研究进展

分别从机械合金化、等径角挤压、累积叠轧、往复挤压和高压扭转等制备技术出发介绍了大塑性变形制备超细晶储氢材料的研究进展,认为块体机械合金化技术在制备储氢材料方面比传统球磨技术更具优势,提出弄清纳米材料的储氢机理是大幅度提高吸放氢性能的关键,开发储氢性能优异材料的同时要兼顾其力学性能.     

用等通道转角挤压法制备的超细晶铜的腐蚀性能

超细晶铜具有较高的使用价值,过去对其腐蚀性能研究不多.将工业纯铜退火后,通过等通道转角挤压(ECAP)法挤压成超细晶材料,采用浸泡和电化学方法,结合扫描电镜表面分析技术研究了退火态纯铜和ECAP制备的块体超细晶铜在HCl水溶液中的腐蚀性能.结果表明:用ECAP法制备的超细晶铜结构致密,具有比退火态铜更高的自腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度,耐腐蚀性能更强;在不同浓度HCl溶液体系中,超细晶纯铜的失重速率比退火态纯铜小;随着溶液浓度的降低和浸泡时间的延长,超细晶铜和退火态铜的失重速率均减小并趋于稳定;浸泡腐蚀2周后,与退火态铜易发生局部晶间腐蚀相比.超细晶纯铜的均匀腐蚀占主要优势.     

纳米超细晶材料的制备方法

主要介绍了纳米超细晶材料的制备方法、应用状况以及研究发展趋势.认为除深度塑性加工方法外,传统的各种制备方法存在着不能获得大尺寸块体,材料内部有微孔隙存在,工艺过程复杂等不足.深度塑性变形解决了传统纳米超细晶材料制备方法存在的问题.纳米超细晶材料的应用并不是很广泛,因此在以后的研究中从研究到应用还需做大量工作.     

等径角挤压过程中材料的流变行为研究

分析了等径角挤压过程中材料流变的原因和特征,认为每道次挤压材料内部发生的剪切变形量与时间的函数曲线呈近似正态分布,适当升高温度和增加背压能有效减小难变形区,降低通道与试样接触面之间的摩擦能减小材料内部的滞变区.通过实验证明,随着挤压道次的增加,材料内部的滞变区将减小,均匀化程度会逐步提高.     

工业纯钛室温ECAP变形的组织和性能

采用BC方式等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP)对工业纯钛进行了8道次室温变形,研究了变形道次对显微组织和力学性能的影响。结果表明,铁素体组织随变形道次的增加逐渐演变为等轴状大角度晶界的超细晶组织;试验材料的硬度和强度随变形道次的增加而增加,伸长率曲线以第3道次为临界点,第3道次前材料伸长率曲线随挤压道次的增加而下降,而3道次后,曲线开始上升,材料伸长率增大。     

大塑性变形制备超细晶/纳米晶Al-Mg铝合金的研究进展

近年来,大塑性变形(SPD)制备具有先进结构和功能的超细晶和纳米晶Al-Mg铝合金的研究取得了很大进展。SPD后,合金的晶粒显著细化、位错密度提高及有非平衡晶界和晶界偏析形成,这些微观结构导致合金的强度、硬度大幅提高。然而,SPD合金的塑性普遍较低。综述了SPD制备的Al-Mg铝合金在结构和性能方面的一些最新研究成果。     

TWIP钢在高温ECAP过程中的微观组织及孪晶行为研究

本研究通过等径通道挤压(ECAP)对孪晶诱导塑性变形钢(TWIP钢)在300℃下进行了晶粒细化,并运用金相显微镜、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)观察了经不同道次挤压后TWIP钢的晶粒、孪晶形貌及位错组织。结果表明,在均匀化退火状态下,试样晶粒基本呈现等轴状态,通过测微尺测量晶粒尺寸,约为(90±30)μm。在1道次挤压后,晶粒沿剪切方向显著伸长,并有尺寸较小的新晶粒产生,许多形变孪晶在剪切带中产生。2道次挤压后新产生的细小晶粒增多,并开始产生许多微孪晶,孪晶易于在晶界处产生。经过4道次等径通道挤压,晶粒逐渐细化至超细晶状态,晶粒尺寸达到0.3~1μm,孪晶厚度随挤压道次的增多而不断减小,甚至达到几十纳米。在不同晶粒尺寸下,TWIP钢在高温ECAP过程中产生孪晶的机理不同。     

ECAP加工与热处理对工业纯铁点蚀行为的影响

通过多道次等通道转角挤压(ECAP)和退火热处理,制备不同组织结构状态的超细晶工业纯铁,采用透射电镜观察微观组织结构特征,并用电化学极化和阻抗谱技术表征超细晶纯铁在含氯离子的钝化介质中点蚀行为。结果表明:随着ECAP加工道次增加,低道次形成的高位错密度板条状结构转变为低位错密度等轴晶;ECAP样退火热处理后,位错减少、大角度晶界增加。ECAP加工道次对纯铁自钝化性能影响不大,开路电位和极化电阻变化均较小;耐点蚀性能与加工道次有关,点蚀电位随加工道次先下降后升高;退火处理后自钝化性能和耐蚀性提高,开路电位、极化电阻和点蚀电位均明显增大。     

挤压速度对工业纯钛室温ECAP变形孪晶的影响

在室温采用通道夹角为Φ=120°的模具,以不同挤压速度实现工业纯钛的单道次等径弯曲通道变形(ECAP),利用光学显微镜(OM)观察了变形前后的组织形貌特征,分析了不同挤压速度对显微组织的影响。结果表明:在单道次ECAP变形过程中,孪晶变形是主要的变形机制,且随着变形速率(即挤压速度)的增大,孪晶变细,孪晶的密度显著增大。     

等通道转角挤压制备超细晶材料的研究与发展

等通道转角挤压(Equal channel angular pressing,ECAP)是大塑性变形制备超细晶材料的方法之一,具有大晶粒尺寸的材料可以在室温下挤压达到超细晶尺度。从ECAP模具参数、工艺条件影响因素、模具及制备方法改进、细化机理、制备的超细晶材料组织稳定性及性能方面进行总结,并结合部分研究结果可知,ECAP模具正在不断被优化和改进,复合挤压技术不断出现,目前已实现超细晶材料的连续ECAP挤压制备技术。等通道转角挤压的晶粒细化主要是由于剪切力的作用和第二相粒子的作用,ECAP晶粒细化机理及组合工艺的研究是目前研究的热点。超细晶材料在不同领域的应用对其性能提出的更高要求,对其大塑性变形制备技术本身也是挑战。