超細(xì)晶銅的高溫壓縮變形與損傷行為研究.pdf

1、通過等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)技術(shù)制備的超細(xì)晶材料因其具有獨(dú)特優(yōu)越的力學(xué)性能近些年備受關(guān)注，研究此類材料在各種服役條件下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對其在工程中的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。然而，盡管超細(xì)晶材料在室溫環(huán)境下的各種力學(xué)性能研究已大量開展，但是對其在高溫下的力學(xué)行為的認(rèn)識還很缺乏。本論文選取ECAP技術(shù)制備的超細(xì)晶銅作為研究對象，考察了其在退火條件下的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性，并研究了其在不同應(yīng)變速率和不同溫度(主要是高溫)下的壓縮變形及損傷行為。
　　

2、 通過考察超細(xì)晶銅在不同溫度下DSC隨退火時間的響應(yīng)曲線發(fā)現(xiàn)，在373 K、423K、473 K和573 K四個溫度保溫過程中均未發(fā)生明顯的放熱反應(yīng)。在測量超細(xì)晶銅硬度在398 K下隨退火時間變化時發(fā)現(xiàn)，隨著退火時間的增加，試樣的硬度明顯降低，超細(xì)晶銅發(fā)生了軟化，其晶粒尺寸逐步寬化，伴隨有再結(jié)晶的出現(xiàn)。因此可以推斷，超細(xì)晶銅在一定溫度退火條件下呈現(xiàn)出某種程度的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性，這種不穩(wěn)定性體現(xiàn)在晶粒發(fā)生逐步的再結(jié)晶和寬化，這個過程以緩慢漸進(jìn)

3、的方式發(fā)生，DSC的響應(yīng)曲線無法探測到這種變化過程。
　　 實(shí)驗(yàn)溫度對超細(xì)晶銅的單向壓縮塑性變形與損傷行為有顯著的影響。例如：溫度的升高總體上導(dǎo)致壓縮屈服應(yīng)力與穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力的降低；同時促進(jìn)晶粒的寬化，引起應(yīng)變軟化的發(fā)生(溫度低于再結(jié)晶溫度)。壓縮變形損傷行為也與溫度密切相關(guān)：室溫下沿剪切帶形成尺寸大小不一的裂紋；在室溫與再結(jié)晶溫度之間，各種尺寸的微孔洞沿剪切方向萌生，剪切帶逐漸變得不明顯；當(dāng)溫度高于再結(jié)晶溫度，剪切帶基本消失，晶

4、粒明顯寬化，在部分寬化后的晶粒內(nèi)出現(xiàn)位錯滑移，微孔洞或微裂紋沿晶界萌生，壓縮應(yīng)變速率較低時還發(fā)現(xiàn)部分晶界已開裂。隨應(yīng)變速率的降低，壓縮屈服應(yīng)力與穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力均降低，上述損傷行為相對變得更為顯著。
　　 微觀結(jié)構(gòu)觀察表明，隨著溫度的升高，1.0×10-2/s和1.0×10-3/s兩種應(yīng)變速率下的晶粒都發(fā)生了類似的寬化和長大，但是應(yīng)變速率越大，發(fā)生寬化的晶粒所能達(dá)到的最大晶粒尺寸越大，但晶粒發(fā)生寬化的局部化越明顯；而應(yīng)變速率越小，更