Cu及CuZn合金等通道轉(zhuǎn)角擠壓晶粒細(xì)化效率的層錯(cuò)能相關(guān)性研究.pdf

1、等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAE)作為劇烈塑性變形(SPD)的一種，由于能夠制備塊體超細(xì)晶材料，充分發(fā)掘材料的力學(xué)物理性能，而越來(lái)越受到人們的關(guān)注。迄今為止，ECAE的研究主要集中在通過(guò)改變工藝參數(shù)（如工藝路徑、模具參數(shù)、擠壓道次等）來(lái)說(shuō)明對(duì)晶粒細(xì)化效率的影響，但對(duì)于在相同工藝條件下，不同材料的層錯(cuò)能對(duì)晶粒細(xì)化效率的影響問(wèn)題，尚缺乏系統(tǒng)深入的研究。
　　 本文選取工業(yè)常用的鑄態(tài)T2純銅、H90黃銅(Cu-10wt.％Zn)及H65黃銅(

2、Cu-35wt.％Zn)作為實(shí)驗(yàn)材料，其層錯(cuò)能分別為78 mJ/m2、35 mJ/m2和＜14 mJ/m2，通過(guò)光學(xué)顯微鏡(OM)、透射電子顯微鏡(TEM)、電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)對(duì)不同層錯(cuò)能材料經(jīng)Φ=120°模具ECAE加工后的試樣進(jìn)行詳細(xì)的組織分析，并用維氏顯微硬度計(jì)測(cè)定其硬度，探討層錯(cuò)能對(duì)ECAE材料力學(xué)性能的影響，得到如下主要結(jié)果與結(jié)論:
　　 (1)通過(guò)分析OM組織特征，研究了T2、H90和H65材料ECAE加

3、工后滑移帶特征和密度隨路徑和道次的變化情況，初步探討了不同加工條件下層錯(cuò)能對(duì)細(xì)化效率的影響。結(jié)果表明:隨道次增加，A路徑的滑移帶與ED方向的夾角逐漸減小，到8道次僅為15°左右;Bc路徑與C路徑的滑移帶與ED方向的夾角隨道次增加基本不變，多為60°左右?？梢猿醪娇闯?對(duì)一種材料同一道次三種不同的工藝路徑，A路徑與Bc路徑對(duì)微觀組織的細(xì)化效率差別較小，但相對(duì)而言A路徑最好，C路徑最差;對(duì)不同層錯(cuò)能材料經(jīng)相同條件加工后，隨著材料層錯(cuò)能的降低

4、，變形后滑移帶密度越高，組織越均勻，細(xì)化效率越高。
　　 (2)通過(guò)分析EBSD測(cè)試的晶粒組織細(xì)觀特征及取向差分布情況，定量比較了T2和H90經(jīng)不同路徑和道次加工后大角度晶界(HAGBs)比例及晶粒尺寸的變化情況，深入研究了ECAE工藝路徑及層錯(cuò)能對(duì)晶粒細(xì)化效率的影響。結(jié)果表明:隨著道次的增加（1至8道次），材料的組織越來(lái)越均勻，且晶粒尺寸減小，HAGBs比例升高;沿同一路徑經(jīng)相同道次加工后，隨著材料的層錯(cuò)能降低，其平均晶粒尺寸

5、減小，HAGBs比例升高。同種材料8道次擠壓后，不同路徑之間的組織存在明顯差異，沿A路徑的組織主要由拉長(zhǎng)的晶粒組成，部分區(qū)域形成了細(xì)小的等軸晶組織;沿Bc路徑的組織主要由細(xì)小的等軸晶組成，仍存在部分大晶粒;沿C路徑也形成了接近等軸晶的組織，晶粒尺寸明顯大于A及Bc路徑。各路徑的晶粒細(xì)化效率為A路徑＞Bc路徑＞C路徑。
　　 (3)通過(guò)分析TEM測(cè)試的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)和選區(qū)電子衍射花樣，探討了層錯(cuò)能對(duì)晶粒組織微觀特征及變形機(jī)制的影響。結(jié)果

6、表明:對(duì)于不同層錯(cuò)能材料，T2純銅變形后的TEM組織中無(wú)孿晶，隨著層錯(cuò)能的降低，H90及H65黃銅的TEM組織中均發(fā)現(xiàn)了形變孿晶。孿晶和層錯(cuò)的出現(xiàn)阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，使亞晶界或晶界增加，導(dǎo)致平均晶粒尺寸減小，HAGBs比例升高，晶粒細(xì)化效果更好。經(jīng)相同的ECAE變形后，T2純銅變形機(jī)制僅有滑移，隨著材料層錯(cuò)能的降低，H90及H65黃銅變?yōu)榛坪蛯\生相協(xié)調(diào)，且層錯(cuò)能越低，晶粒尺寸越小，細(xì)化效果越好。
　　 (4)通過(guò)分析T2、H90