TiB2-Cu復(fù)合材料和黃銅ECAP變形后的組織及性能研究.pdf

1、等通道轉(zhuǎn)角擠壓（Equal Channel Angular Pressing–ECAP）技術(shù)是制備超細(xì)晶金屬材料的重要方法之一。本文通過對Cu、TiB2/Cu復(fù)合材料和黃銅在240℃下保溫1h進(jìn)行ECAP變形試驗(yàn)，利用OM、SEM、TEM、EBSD等手段對ECAP變形后的Cu、TiB2/Cu復(fù)合材料、黃銅的微觀組織進(jìn)行了觀察和分析。分別研究了ECAP前后這三種材料的組織、力學(xué)性能及物理性能的變化。討論了增強(qiáng)體的存在對銅基復(fù)合材料變形機(jī)制

2、的影響及層錯(cuò)能的高低對黃銅變形機(jī)制的影響。這對生產(chǎn)高強(qiáng)、高導(dǎo)銅材提供了新的途徑，也對新材料的設(shè)計(jì)開發(fā)有重要意義。
　　研究結(jié)果表明，增強(qiáng)體的存在提高了理論等效應(yīng)變，增加了位錯(cuò)含量，促進(jìn)了再結(jié)晶晶核的形成，從而大大細(xì)化了復(fù)合材料的晶粒。Cu和TiB2/Cu復(fù)合材料在ECAP擠壓變形后，原始態(tài)的等軸晶粒被拉長，晶粒內(nèi)部形成了長條狀的剪切帶，剪切帶相互切割，高密度位錯(cuò)滑移形成大量位錯(cuò)胞。而復(fù)合材料由于TiB2顆粒的存在，使得顆粒周圍與遠(yuǎn)

3、離顆粒兩個(gè)區(qū)域的基體變形不同。顆粒周圍的基體變形大，晶粒內(nèi)部位錯(cuò)密度高，形成薄的剪切帶和更為細(xì)小的位錯(cuò)胞，為再結(jié)晶提供了更多的核心，因此復(fù)合材料的晶粒要比Cu的晶粒細(xì)小很多。通過小區(qū)域的晶粒尺寸統(tǒng)計(jì)，Cu再結(jié)晶晶粒尺寸有68％在2μm以上；而復(fù)合材料的晶粒尺寸大部分都在1μm以下，占晶?？倲?shù)的94%之多。隨著擠壓道次的增加，Cu再結(jié)晶晶粒長大，因此1道次后抗拉強(qiáng)度逐漸下降，延伸率逐漸升高。而復(fù)合材料晶粒被細(xì)化，4道次后，抗拉強(qiáng)度比初始狀

4、態(tài)增加了170MPa，延伸率下降了近20%。
　　Cu屬于低層錯(cuò)能的面心立方金屬，通過位錯(cuò)滑移、分割細(xì)化晶粒， TEM照片中只有少量退火孿晶生成。黃銅（含Zn38%）屬于極低層錯(cuò)能兩相合金，ECAP變形后，α晶粒被拉長，晶粒內(nèi)部形成大量形變孿晶，寬度在幾十納米不等。之后的變形中，黃銅是通過剪切帶的相互切割以及孿晶片的相互切割來細(xì)化晶粒的。擠壓道次越高，黃銅的屈服強(qiáng)度就越高，4道次時(shí)已經(jīng)達(dá)到670MPa，是初始狀態(tài)的3倍，同時(shí)延伸率