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1、利用等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)和累積疊軋(ARB)等嚴(yán)重塑性變形技術(shù)制備的超細(xì)晶(UFG)金屬材料因其具有比傳統(tǒng)粗晶(CG)材料更優(yōu)越的力學(xué)性能而被廣泛關(guān)注,但是人們主要研究了其在室溫條件下的變形行為,而關(guān)于其在低溫或高溫下的變形與損傷行為的研究少見報(bào)道。故本論文工作選取ARB制備的ARBed Ti和CG Ti作為研究材料,考察其在同一應(yīng)變速率10-2 s-1、不同溫度下的單向拉伸變形行為與損傷特征;同時(shí)還選取ECAP方法制備的UFG
2、Ti和CG Ti作為研究材料,考察其在同一應(yīng)變速率和不同溫度(如-196、25、150和600℃)下的單向壓縮變形行為與損傷特征。
與CG材料相比,ARBed Ti單向拉伸變形及損傷行為的溫度敏感性較低。在同一測(cè)試溫度下,ARBed Ti的屈服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度高于CG材料,但延伸率卻明顯低于CG材料。隨著溫度的升高,兩種材料的變形及損傷變得劇烈,具體表現(xiàn)在:隨溫度的升高,CG Ti樣品表面上形成的微孔洞數(shù)量逐漸增多,尺寸增大;拉
3、伸斷口表面上韌窩的直徑和深度增大,韌窩內(nèi)壁逐漸出現(xiàn)蛇形滑移帶。在同一測(cè)試溫度下,ARBed Ti樣品斷口處韌窩尺寸明顯小于CG Ti樣品斷口處的韌窩尺寸。
CG Ti和ARBed Ti樣品在不同溫度下拉伸變形后的微觀結(jié)構(gòu)有所不同。CG Ti樣品微觀結(jié)構(gòu)特征隨著測(cè)試溫度的升高,位錯(cuò)結(jié)構(gòu)逐漸由單個(gè)位錯(cuò)和位錯(cuò)纏結(jié)發(fā)展成位錯(cuò)胞結(jié)構(gòu),孿晶數(shù)量則不斷減小,表明位錯(cuò)滑移變形逐漸增強(qiáng),而孿生變形減弱。對(duì)于ARBedTi樣品,其微觀結(jié)構(gòu)特征與C
4、G材料略有不同,在各測(cè)試溫度下,盡管也形成大量位錯(cuò)和少量孿晶,但均能觀察到明顯的位錯(cuò)塞積現(xiàn)象,導(dǎo)致該材料在各溫度下的塑性變形能力低于CG Ti。
ECAP制備的UFG Ti和CG Ti的壓縮變形及損傷行為均與測(cè)試溫度相關(guān)。與CG Ti的變形情況不同,當(dāng)測(cè)試溫度(如-196℃~150℃)低于材料的再結(jié)晶溫度時(shí),UFG Ti單向壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線上出現(xiàn)應(yīng)變軟化現(xiàn)象,且測(cè)試溫度越高,軟化現(xiàn)象越明顯。當(dāng)測(cè)試溫度(如600℃)高于再結(jié)晶
5、溫度時(shí),UFG Ti的屈服應(yīng)力和最大流變應(yīng)力卻反常地低于同等實(shí)驗(yàn)條件下CG材料的值,這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是與UFG Ti在較高溫度下的晶界滑移或Coble型蠕變變形更容易發(fā)生有關(guān)。
UFG Ti和CG Ti樣品的表面變形特征與溫度密切有關(guān)。在液氮溫度下,這兩種材料均沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的變形損傷,具有良好的低溫變形能力。即使對(duì)于UFG Ti樣品,也未出現(xiàn)低溫脆性現(xiàn)象。與CG Ti相比,UFG Ti還表現(xiàn)出更好的高溫塑性變形能力。兩者在壓縮變形
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