等通道轉角擠壓（ECAP）鋁合金的力學性能和斷裂行為.pdf

1、等通道轉角擠壓(Equal Channel Angular Pressing—ECAP)技術是制備超細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合金為實驗材料，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制。 上述合金經四次ECAP后，晶粒都細化到了亞微米級別。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性能。 合金的拉伸斷裂顯示出不同的特征。對于Al-0.63％Cu合金，隨著擠壓道次增多，拉伸斷裂從頸縮方式轉變?yōu)榧羟蟹绞?。對于Al-3.9％Cu合金，鑄態(tài)時表現(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、金拉伸時發(fā)生頸縮斷裂，經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。論文中對合金的拉伸斷裂機制進行了探討。 在應變疲勞實驗中，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)的形狀系數變小，同時，使合金的包申格效應增強。疲勞后，在ECAP后合金的XZ面上出現(xiàn)了與循環(huán)應力軸成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應關系

4、。另外，疲勞裂紋也可以在剪切帶區(qū)域外出現(xiàn)。 在應力疲勞實驗中，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)、擴展區(qū)和最后瞬斷區(qū)。 ECAP處理增強了鑄態(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