强塑性变形方法的改进及超细晶纯铝应变速率敏感性研究

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1、上海交通大学硕士学位论文强塑性变形方法的改进及超细晶纯铝应变速率敏感性研究摘要强塑性变形方法是制备块体超细晶或纳米结构材料的一类常用的方法。在常用的强塑性变形方法中，等通道转角挤压和高压扭转法是为材料学家使用和研究最多的两种方法。尽管这两种方法能够有效地制得超细晶材料，但是这两种方法自身也有其缺点和应用上的局限性。这就使得众多的科研工作者致力于对现有的强塑性变形方法进行改进，或者发明新的强塑性变形方法，来制备超细晶材料。本文主要包括以下几个部分：本文针对传统的等通道转角挤压法难以对过长的材料进行加工的缺点，基于新近提出的间接ECAD方法的理念，设计出模具并进行实验，结果表明：间接

2、ECAD能够对试样进行剪切变形处理，并对处理试样长度没有限制，故该方法是可行的。本文介绍了一种获取高变形量的制备超细晶材料的强塑性变形方法：旋转剪切法。这种方法能够在较小的压力下获得较大的应变量，且应变量均匀可控。文中推导出了计算应变量及应变速率的公式，并通过对纯铝材料的实验实现了剪切变形法，结果表明实验获得了约8.37的剪切应变，并通过透射电子显微观察，肯定了获取了约700nm晶粒尺度的超细晶。使用等通道转角挤压（ECAP）方法以及室温冷轧，制备出超细晶铝。在应-5-1变速率5×10/s到10/s的范围内进行拉伸实验。将超细晶铝随应变速率变化的拉伸行为，与普通冷轧态铝和粗晶铝随

3、应变速率变化的拉伸行为进行对比分析。-1-1-3-1对于超细晶铝，在1×10s~1×10s的应变速率范围内，变形机制由位错运动-5-1-4-1所控制；而在5×10s~1×10s的应变速率范围内，应变速率机制可能与晶界的滑移和转动相关。在退火态超细晶（UFG）铝中，室温下，屈服突降现象的出现被认为与非均匀变形现象相关。在本章中，我们发现，退火UFG铝中这种反常的现象，与应变速率的大小无关。而近年才被发现的，UFG金属的退火强化现象被证明与应变速率相关，即在一定的应变速率范围内，退火强化是可行的，而在其它的应变上海交通大学硕士学位论文速率范围内，退火强化行为是不会发生的。同时，UFG

4、铝的退火强化现象也是与温度相关的，室温下的一定应变速率时UFG铝的退火强化现象出现；而在77K时的同一应变速率下，UFG铝的退火强化现象没有发生。关键词：超细晶材料旋转剪切法应变速率影响上海交通大学硕士学位论文ImprovementontheSeverePlasticDeformationMethodandInvestigationontheMechanicalPropertiesofUltra-FineGrainedAluminumAbstract:SeverePlasticDeformation(SPD)methodhasbecomeoneofthemostwidelyuse

5、dmethodtoproducebulkultra-finegrained(UFG),ornano-structuredmaterials.OfalltheSPDmethods,ECAP(EqualChannelAngularPressing)andHPT(HighPressureTorsion)aremostintensivelyutilizedandinvestigated.Thetwomethodshavetheirownadvantagesanddisadvantagesrespectively.ECAPtechnique,whichwasinventedbySegal,

6、isprovedtobeaneffectivewaytoattainbulkultra-finegrainmaterialsbysimpleshear.Inrecentyears,intensivestudieshavebeenperformedonthismethod,sosomerules,aswellassomedrawbacks,ofthemethodarediscovered.Amongthosedisadvantages,thelengthlimitationoftheprocessingmaterialisthemostvitalthatmakesECAPmetho

7、ddifficultforindustrialapplication.Thereforemanyimprovedmethodswereputforwardtosolvethisproblem.Recently,In-DirectECADrawingmethodwasproposedtheoretically.Itissaidtobecapableofprocessingmaterialswithoutlengthlimitation.Inthisresearch,anexperi