發(fā)布時(shí)間：2020-09-15 11:06

　　 本文利用等徑角變形(ECAP)和單向軋制復(fù)合工藝對(duì)純鉭進(jìn)行塑性變形,通過(guò)控制擠壓道次、軋制壓下量及軋制溫度等變形條件來(lái)獲得片層寬度為40-200 nm的納米片層純鉭。通過(guò)電子背散射衍射技術(shù)、透射電子顯微鏡分析技術(shù)等對(duì)純鉭的納米片層組織進(jìn)行了表征,對(duì)在不同變形條件下制備的納米片層組織的演變規(guī)律進(jìn)行了研究;通過(guò)硬度測(cè)試、拉伸試驗(yàn)及納米壓痕試驗(yàn)表征了納米片層組織的力學(xué)性能;并研究了加工工藝、顯微組織對(duì)納米片層結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性的影響。結(jié)果顯示,4道次ECAP變形后純鉭變形組織的小角度晶界的取向差在軋制過(guò)程中不斷增加,導(dǎo)致了大角度晶界分?jǐn)?shù)的上升;8道次ECAP變形后純鉭變形組織的大角度晶界分?jǐn)?shù)已經(jīng)飽和,在后續(xù)軋制過(guò)程中的織構(gòu)強(qiáng)度的顯著增加導(dǎo)致了其大角度晶界分?jǐn)?shù)不斷減小。研究表明,8道次A方式ECAP變形復(fù)合液氮溫度下的單向軋制工藝制備的塊體納米片層純鉭,具有最小的片層寬度。隨著軋制壓下量的增加,納米片層寬度不斷細(xì)化,90%軋制壓下量時(shí)納米片層寬度甚至細(xì)化至43nm左右。但在軋制過(guò)程中,純鉭的片層寬度與理論計(jì)算值之間存在一定的偏差。當(dāng)軋制壓下量較小時(shí),位錯(cuò)增殖、塞積并纏結(jié)形成位錯(cuò)胞結(jié)構(gòu),貢獻(xiàn)了額外的細(xì)化作用,導(dǎo)致片層寬度小于理論值;當(dāng)軋制壓下量較大時(shí),回復(fù)作用對(duì)于納米片層寬度的影響起主導(dǎo)作用,導(dǎo)致實(shí)際納米片層寬度比理論預(yù)測(cè)值高。納米片層純鉭的屈服強(qiáng)度及顯微硬度隨著納米片層寬度減小而增加,而斷裂延伸率、應(yīng)變速率敏感性指數(shù)則隨著納米片層寬度減小而降低。當(dāng)片層寬度細(xì)化至1OOnm以下時(shí),納米片層純鉭的顯微硬度及屈服強(qiáng)度這兩個(gè)性能與片層寬度的關(guān)系均偏離了 Hall-Petch關(guān)系,拉伸斷口顯示斷裂模式從韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?斷裂延伸率顯著下降。隨著軋制壓下量的增加,8道次ECAP變形+液氮溫度下軋制的納米片層純鉭的織構(gòu)強(qiáng)度不斷增加,小角度晶界分?jǐn)?shù)增加,熱穩(wěn)定性隨之提高,90%軋制壓下量下再結(jié)晶溫度比相同條件下20%壓下量軋制后獲得的納米片層純鉭高了約100℃,并且再結(jié)晶晶粒隨著退火前累積變形量的增加而減小。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG146.416;TG115
【部分圖文】：

ＥＣＡＰ的原理是將樣品放入具有相同的截面尺寸并軸線相交成一定角度的兩個(gè)通道逡逑中，施加一定的擠壓力從而使試樣在兩通道交叉處產(chǎn)生純剪切變形，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)化晶粒逡逑的目的，圖１．１是ＥＣＡＰ模具示意圖［１５］。模具內(nèi)角為（Ｄ，模具外角為中。由于擠壓通道逡逑的截面尺寸相同，材料經(jīng)過(guò)ＥＣＡＰ變形前后的尺寸不產(chǎn)生改變，所以可以對(duì)材料施加多逡逑道次的變形，從而使材料累積很大的應(yīng)變量，對(duì)于晶粒細(xì)化的作用明顯。逡逑ｒ逡逑圖１．１邋ＥＣＡＰ模具示意圖［〗５］逡逑２逡逑

開(kāi)發(fā)出了邋ＨＰＴ的設(shè)備［２５］并且成功將ＨＰＴ運(yùn)用在了一些金屬和合金上［２５，２６］，推動(dòng)了邋ＨＰＴ逡逑制備超細(xì)晶和納米晶材料的發(fā)展。逡逑ＨＰＴ技術(shù)的工作原理［２７］如圖１．４所示。ＨＰＴ的模具主體部分為沖頭和下模。將圓形逡逑的薄片樣品放置在沖頭和下模之間，在室溫或者加熱到一定溫度后，對(duì)沖頭施加一定的逡逑壓力，然后下方模具發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。樣品與模具之間的摩擦力使樣品在等靜水壓力下發(fā)生剪逡逑切變形，從而獲得晶粒細(xì)化效果。由于樣品在模具內(nèi)發(fā)生剪切變形時(shí)形狀不發(fā)生改變，逡逑因此通過(guò)增加轉(zhuǎn)動(dòng)的周次就可以獲得極大的剪切應(yīng)變量，ＨＰＴ變形過(guò)程中的等效應(yīng)變量逡逑的計(jì)算公式［２８１可以表示為：逡逑ＩｔｉＮｖ逡逑（Ｌ３）逡逑其中：Ａ為樣品厚度，／Ｖ為沖頭旋轉(zhuǎn)周次，ｒ?yàn)閳A盤形狀樣品的半徑。逡逑４逡逑

ｃ邋Ｙ邋□，□，□，□，□逡逑２邋□□□□□□□□□逡逑圖１．３不同路徑ＥＣＡＰ變形后材料各個(gè)表面組織形狀Ｗ】逡逑ＥＣＡＰ技術(shù)的加工工藝較為簡(jiǎn)單，具有合適的剪切變形，并且適合此技術(shù)的材料范逡逑圍非常廣，是一種理想的晶粒細(xì)化方法。逡逑１．２．２高壓扭轉(zhuǎn)逡逑高壓扭轉(zhuǎn)（Ｈｉｇｈ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｔｏｒｓｉｏｎ，邋ＨＰＴ）起初是由Ｂｒｉｄｇｍａｎ教授在上世紀(jì)４０年代的著逡逑作［２￣中論述的一種材料組織細(xì)化理論。上世紀(jì)８０年代隨著俄羅斯的學(xué)者們根據(jù)該理論逡逑開(kāi)發(fā)出了邋ＨＰＴ的設(shè)備［２５］并且成功將ＨＰＴ運(yùn)用在了一些金屬和合金上［２５，２６］，推動(dòng)了邋ＨＰＴ逡逑制備超細(xì)晶和納米晶材料的發(fā)展。逡逑ＨＰＴ技術(shù)的工作原理［２７］如圖１．４所示。ＨＰＴ的模具主體部分為沖頭和下模。將圓形逡逑的薄片樣品放置在沖頭和下模之間，在室溫或者加熱到一定溫度后，對(duì)沖頭施加一定的逡逑壓力，然后下方模具發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。樣品與模具之間的摩擦力使樣品在等靜水壓力下發(fā)生剪逡逑切變形，從而獲得晶粒細(xì)化效果。由于樣品在模具內(nèi)發(fā)生剪切變形時(shí)形狀不發(fā)生改變，逡逑因此通過(guò)增加轉(zhuǎn)動(dòng)的周次就可以獲得極大的剪切應(yīng)變量

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