等径弯曲通道变形制备亚微晶材料的研究.pdf

等径弯曲通道变形制备亚徽晶材料的研究 王立忠* 陈金德*许育中** 王经涛林 (* 西安交通大学 710049) (**西安建筑科技大学 710049) 幼要 本文用一种独特的等径弯曲通到变形加工方法，即ECAP法实现金属材料的强烈塑性变形。成功 地制备出Al-3%Mg-0.5%Zr合金的亚微晶材料 (晶粒尺寸小于111m), 关健词等径弯曲通到变形亚微晶材料 丫3;?了 1 引言 先进材料发展中，采用各种PCD,CVD,高能球磨等先进的材料制各方法，将材料的 晶粒尺寸细化到纳米级。另一方面，对量大面广的传统金属材料来说，常规的晶粒细化方 法如:添加晶粒细化剂、形变热处理等，只能有效地将晶粒细化到1-lolun以上，比如超 塑性材料。先进的纳米级制备方法无法用于常规块状材料的组织细化。因此，各种常规金 属材料标准中晶粒尺寸的下限一般都在十几微米。众所周知的Hall-Petch关系显示了细 化晶粒的优越性，也说明了常规金属材料的性能还有很大潜力可挖。本研究用独特的等径 弯曲通道变形法，即ECAP法，可以将常规材料细化到亚微米级(1Nm以下)，正好填补常 规细晶材料与先进纳米级材料在晶粒尺寸上的鸿沟，对预测及充分挖掘常规材料的性能潜 力有重要的现实意义。 2 实验材料和实验方法 本实验采用自行制备的Al-3%Mg-0.5%Zr合金材料，其制备工艺流程:配料叶加热熔 化分精练分扒渣斗浇注汁水冷叶均匀化退火丹扒皮-4刨条。图1 表示实验用Al-3%Mg 。.5%Zr合金试样的铸锭组织，其平均晶粒尺寸为501une 244 ECAP采用的是室温变形工艺，使用自行设计制造的模具，在我院液压机上进行。ECAP 法如图2 所示，是将试样放入横截面形状完全相同，并成一定交角的弯曲通道中，试样 在压力作用下通过管道时，在管道弯曲处产生一定量均匀的纯剪切变形。改变管道弯曲角 度，可控制试样一道次的变形量。ECAP前后试样的外形尺寸不变，可用同一试样进行多道 次变形，在试样内部得到很高的真应变。本实验对Al-3%Mg-0.5%Zr试样进行1至4道次 ECAP变形。 图1 实验用Al-3%Mg-0.5%Zr合金材料的铸锭组织 挤压、】11 模具 图2 ECAP变形示意图 245 图4 (a)表T在423K退火时间为4min时的组织。组织有退火前的板条状组织 变成退火后的等轴晶粒组织，在透射电镜下直接钡i得该组织的退火品粒尺寸在 0.2 0.3 之间。图4 (b)表示在423K退火时间为240min时的组织。其晶粒组织也由退火前的 板条状组织变成等轴晶粒组织，其晶粒尺寸也在0.2-0.3Fua之间。 图5给出了ECAP变 形4道次后的材料晶粒尺寸与退火时间的关系曲线，图中直观地反映出在423K退火温度 下随着退火时间的增加，其组织是相当稳定的。 0.8 Al-3%-0.5%Zr合金 八 6 曰 亚微晶材料 ︵ 眨 423K退火 。 ︶ 廿 n d 占 叱 禅 哈 o n 乙 4 60 120 180 240 300 360 退火时间 (min) 图5 变形4道次材料晶粒尺寸与退火时间的关系曲线 4结论 本文用ECAP法成功地制备出晶粒尺寸小于p1 的Al-3%Mg-0.