應變速率對強塑性變形晶粒細化的影響.pdf

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

2、組織比較發(fā)現，相同應變速率下兩種組織的尺寸呈一定正比關系。由于純鋁層錯能較高，晶粒細化以位錯滑移機制為主。即首先在應力作用下發(fā)生位錯增殖、纏結形成位錯胞，隨著位錯在胞壁纏繞，位錯胞壁逐步轉化為亞晶界，進一步擠壓使亞晶粒轉化為大角晶粒，最終導致晶粒細化。另外位錯胞的形成是運動位錯相互纏結阻塞的結果，如果運動位錯在某運動距離范圍內不遇到別的位錯或其它障礙，則可自由運動，我們認為可以將各個位錯在遇到其它位錯之前自由運動的平均距離稱為位錯運動自

3、由程。因此位錯運動自由程決定了位錯胞的尺寸而最終決定晶粒細化的程度，并且該結論在本實驗中也得到進一步證明。此外實驗結果表明，位錯運動自由程與應變速率有關，即應變速率越大位錯運動自由程越小，形成的位錯胞越小，最終經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，純銅的飽和晶粒尺寸遠小于相應等效應變速率下常規(guī)壓縮變形～6％后產生的位錯胞尺寸。由于純銅層錯能較低，存在位錯運動與機械孿生兩種晶粒細化機制。經ECAP實驗表明

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