等通道角挤压高纯铝微观组织与性能的研究

作     者：高松松 

作者单位：青岛理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王进

授予年度：2015年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 080502[工学-材料学] 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] 

主      题：超细晶材料 高纯铝 等通道角挤压 力学性能 耐蚀性 晶粒组织 

摘      要：由于超细晶材料的晶粒尺寸非常小,与普通材料相比,超细晶的亚稳态晶界和小角度晶界所占的比例很大,因此超细晶材料的物理性能、力学性能等往往与传统材料不同。等通道角挤压工艺是一种利用纯剪切变形实现晶粒细化的剧烈塑性变形方法,与其他方法相比,等通道角变形易操作、工艺简单、成本低等,被认为是最有前途的细化晶粒工艺方法。本文主要通过高纯铝多道次等通道角挤压实验,研究挤压后高纯铝晶粒细化机制以及随着挤压道次的增加高纯铝晶粒的变化规律。此外还研究了挤压道次和挤压路径对高纯铝的力学性能、耐蚀性能的影响规律。在经过一至八道次等通道角挤压变形后,高纯铝的晶粒被不断细化,等轴晶和大角度晶所占的比重不断增加,试样内部的组织均匀性不断改善。第一道次试样内部晶粒被拉长,晶粒内部出现大量的亚结构。第二道次试样内部晶粒尺寸明显减小,此时大角度晶界开始出现。第四道次试样中出现了等轴晶粒,大角度晶界所占比例大幅提高。Bc路径和C路径等通道角挤压后,随着挤压道次的增加,硬度不断上升。Bc路径一至八道次等通道角挤压后的高纯铝试样在100℃退火时热稳定性很好;在200℃退火时,前四道次热稳定性较好,五至八道次热稳定性变差。C路径一至四道次等通道角挤压试样在100℃和200℃退火后热稳定性都很好。压缩实验结果表明:等通道角挤压后的试样在压缩过程中出现了明显的弹性阶段,随着挤压道次的增加试样的抗压性能不断提高。拉伸实验结果表明:高纯铝的抗拉强度在第三道次达到最大值。对各道次拉伸试样的断口进行扫描分析,结果表明一至八道次的拉伸试样断裂方式均为韧性断裂。高纯铝在第一道次等通道角挤压后的耐蚀性最好,与原退火态高纯铝相比耐蚀性明显提高。挤压后高纯铝的硬度、强度大幅提高的同时还保持了良好的塑性和耐蚀性。综合各道次试样的各项力学性能、耐蚀性以及晶粒尺寸,最后得到第五道次高纯铝试样的综合性能最好。此时,高纯铝材料具有较高的硬度、强度同时又具有良好的塑性,耐蚀性能也略优于退火态高纯铝。