高压扭转制备钨铜复合材料的微观组织及显微硬度演化规律

作     者：王雪 王明明 焦奥飞 陈广清 薛克敏 Wang Xue;Wang Mingming;Jiao Aofei;Chen Guangqing;Xue Kemin

作者机构：合肥工业大学安徽合肥230009 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2022年第51卷第11期

页      面：4123-4129页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金(51705118) 

主　　题：钨铜复合材料 浮动凹模压扭成形 组织演化 元素扩散 显微硬度 

摘      要：基于传统高压扭转工艺,引入浮动凹模技术,开发了适用于性能高差异的钨与铜合金浮动凹模压扭成形工艺(high-pressure torsion,HPT),在300℃、1.5 GPa条件下获得了界面结合良好的高性能钨铜复合材料。借助金相显微镜(optical microscope,OM)、X射线衍射技术(X-ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)分析了大剪切变形过程中晶粒细化和位错累积对界面元素扩散和显微硬度的影响。结果表明:随着扭转圈数和扭转半径的增加,钨组织由粗大等轴晶被拉长、破碎、细化呈流线状,20圈变形试样的平均晶粒尺寸被细化至(9.0±2)μm,在持续剪切细化的作用下,位错密度不断上升至3.4×10^(14)m^(-2),较初始试样提升了2.9倍;铜铬锆合金的晶粒细化基本接近饱和,组织呈现平均尺寸为0.3~1.5μm的细小等轴晶,大应变导致的动态再结晶促使其位错密度维持动态平衡,位错密度约为2×10^(14)m^(-2)。变形产生的高密度晶界和位错,促进了钨和铜在界面处的元素互扩散,并且随着扭转圈数的增加,钨元素和铜元素的扩散深度分别由1.2和2.9μm增加至1.6和6.2μm。在细晶强化和位错强化的共同作用下,钨和铜铬锆合金的显微硬度较初始试样均得到显著提升,20圈变形试样的平均显微硬度HV分别为(5373.3±352.8)和(1225±39.2)MPa。