超細晶銅的高溫壓縮變形與損傷行為研究.pdf

1、通過等通道轉角擠壓(ECAP)技術制備的超細晶材料因其具有獨特優(yōu)越的力學性能近些年備受關注，研究此類材料在各種服役條件下的結構穩(wěn)定性對其在工程中的實際應用至關重要。然而，盡管超細晶材料在室溫環(huán)境下的各種力學性能研究已大量開展，但是對其在高溫下的力學行為的認識還很缺乏。本論文選取ECAP技術制備的超細晶銅作為研究對象，考察了其在退火條件下的結構不穩(wěn)定性，并研究了其在不同應變速率和不同溫度(主要是高溫)下的壓縮變形及損傷行為。
　　

2、 通過考察超細晶銅在不同溫度下DSC隨退火時間的響應曲線發(fā)現(xiàn)，在373 K、423K、473 K和573 K四個溫度保溫過程中均未發(fā)生明顯的放熱反應。在測量超細晶銅硬度在398 K下隨退火時間變化時發(fā)現(xiàn)，隨著退火時間的增加，試樣的硬度明顯降低，超細晶銅發(fā)生了軟化，其晶粒尺寸逐步寬化，伴隨有再結晶的出現(xiàn)。因此可以推斷，超細晶銅在一定溫度退火條件下呈現(xiàn)出某種程度的結構不穩(wěn)定性，這種不穩(wěn)定性體現(xiàn)在晶粒發(fā)生逐步的再結晶和寬化，這個過程以緩慢漸進

3、的方式發(fā)生，DSC的響應曲線無法探測到這種變化過程。
　　 實驗溫度對超細晶銅的單向壓縮塑性變形與損傷行為有顯著的影響。例如：溫度的升高總體上導致壓縮屈服應力與穩(wěn)態(tài)流變應力的降低；同時促進晶粒的寬化，引起應變軟化的發(fā)生(溫度低于再結晶溫度)。壓縮變形損傷行為也與溫度密切相關：室溫下沿剪切帶形成尺寸大小不一的裂紋；在室溫與再結晶溫度之間，各種尺寸的微孔洞沿剪切方向萌生，剪切帶逐漸變得不明顯；當溫度高于再結晶溫度，剪切帶基本消失，晶

4、粒明顯寬化，在部分寬化后的晶粒內出現(xiàn)位錯滑移，微孔洞或微裂紋沿晶界萌生，壓縮應變速率較低時還發(fā)現(xiàn)部分晶界已開裂。隨應變速率的降低，壓縮屈服應力與穩(wěn)態(tài)流變應力均降低，上述損傷行為相對變得更為顯著。
　　 微觀結構觀察表明，隨著溫度的升高，1.0×10-2/s和1.0×10-3/s兩種應變速率下的晶粒都發(fā)生了類似的寬化和長大，但是應變速率越大，發(fā)生寬化的晶粒所能達到的最大晶粒尺寸越大，但晶粒發(fā)生寬化的局部化越明顯；而應變速率越小，更