等通道轉(zhuǎn)角擠壓（ECAP）鋁合金的力學(xué)性能和斷裂行為.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。本論文以鑄態(tài)Al-0.63％Cu、Al-3.9％Cu和Al-2.77％Mg合金為實(shí)驗(yàn)材料，觀察了ECAP過程合金的組織變化，系統(tǒng)研究了ECAP后合金的拉伸、疲勞、沖擊性能以及其變形與斷裂機(jī)制。 上述合金經(jīng)四次ECAP后，晶粒都細(xì)化到了亞微米級(jí)別。而且，鑄態(tài)Al-3.9％Cu合金中的沿晶界分布的粗大θ相被

2、擠碎，成為了彌散分布的顆粒。因此，合金拉伸強(qiáng)度增加，但延伸率降低。多次擠壓后，合金的靜力韌度增大。Al-2.77％Mg合金ECAP四次之后在523K退火處理，得到了具有雙態(tài)晶粒度的組織，提高了材料的綜合力學(xué)性能。 合金的拉伸斷裂顯示出不同的特征。對(duì)于Al-0.63％Cu合金，隨著擠壓道次增多，拉伸斷裂從頸縮方式轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟蟹绞?。?duì)于Al-3.9％Cu合金，鑄態(tài)時(shí)表現(xiàn)為正斷，而ECAP之后則以剪切方式斷裂。鑄態(tài)Al-2.77％Mg合

3、金拉伸時(shí)發(fā)生頸縮斷裂，經(jīng)不同道次擠壓后則顯示為具有不同剪切斷裂角的剪切斷裂。論文中對(duì)合金的拉伸斷裂機(jī)制進(jìn)行了探討。 在應(yīng)變疲勞實(shí)驗(yàn)中，Al-0.63％Cu合金表現(xiàn)出明顯的循環(huán)軟化行為。多次ECAP處理使合金滯回環(huán)的形狀系數(shù)變小，同時(shí)，使合金的包申格效應(yīng)增強(qiáng)。疲勞后，在ECAP后合金的XZ面上出現(xiàn)了與循環(huán)應(yīng)力軸成45°夾角的剪切帶，而在XY面上，剪切帶垂直于循環(huán)應(yīng)力軸。研究表明，剪切帶的方向和ECAP模具的剪切平面之間沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系

4、。另外，疲勞裂紋也可以在剪切帶區(qū)域外出現(xiàn)。 在應(yīng)力疲勞實(shí)驗(yàn)中，Al-2.77％Mg合金的疲勞壽命隨著ECAP道次的增多而明顯提高。ECAP一次的合金表面有沿著剪切帶出現(xiàn)的疲勞裂紋，也有橫穿過剪切帶的之字形疲勞裂紋。在ECAP四道次的Al-2.77％Mg合金疲勞斷口上可以看到明顯的疲勞裂紋萌生區(qū)、擴(kuò)展區(qū)和最后瞬斷區(qū)。 ECAP處理增強(qiáng)了鑄態(tài)Al-0.63％Cu和Al-2.77％Mg合金的沖擊性能。由于Al-3.9％Cu合金