等径角挤压及后续退火处理对纯铝组织性能的影响

论文摘要

等径角挤压（Equal Channel Angular Pressing, ECAP）是一种制备块体超细晶材料的创新工艺。该技术是通过剧烈塑性变形获得亚微米材料的重要方法之一。该工艺通过多道次挤压获得较高的剪切变形量,是不改变材料成分及尺寸仅改变其组织而提高材料性能的有效方法,其对材料晶粒的细化有很好的效果。本文选用5N5高纯铝,99.97%精铝和99.7%工业纯铝三种纯铝作为实验材料进行了等径角挤压的研究,系统考察了挤压路线,挤压道次等ECAP参数对ECAP晶粒细化能力的影响。对于发生动态再结晶的高纯铝,通过硬度及TEM分析直接讨论挤压路线,挤压道次对挤压件晶粒细化的影响,并进行热稳定性分析。对于没有发生动态再结晶的精铝及工业纯铝,通过TEM分析观察ECAP后各道次试样微观结构的变化,再进行退火处理,考察不同退火条件对材料晶粒大小的影响,通过组织观察及硬度分析确定ECAP后纯铝的完全再结晶温度。在再结晶退火条件下,比较不同ECAP参数对晶粒大小的影响。最后综合比较不同纯度的铝ECAP后的晶粒细化效果。实验结果表明,对于实验新设计的ECAP135路线的晶粒细化效果要稍优于传统的Bc路线。高纯铝在ECAP变形过程中积累了足够的变形量和热量发生了动态再结晶；ECAP后精铝的完全再结晶温度为200℃～250℃之间；工业纯铝ECAP后的完全再结晶温度为250℃-300℃之间。ECAP后纯铝的热稳定性良好。在再结晶退火条件下,工业纯铝、精铝的晶粒细化效果优于高纯铝。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 制备超细晶材料的大塑性变形方法
• 1.2.1 叠轧合法
• 1.2.2 多向锻造技术
• 1.2.3 高压扭转法
• 1.2.4 等径角挤压工艺（ECAP）
• 1.3 各种工艺参数对ECAP的影响
• 1.3.1 模具结构的影响
• 1.3.2 变形途径的影响
• 1.3.3 挤压道次的影响
• 1.3.4 挤压温度的影响
• 1.3.5 挤压速度的影响
• 1.3.6 摩擦的影响
• 1.4 再结晶形核及长大机制
• 1.4.1 引言
• 1.4.2 再结晶过程中的晶核形成过程
• 1.4.3 亚晶向新晶粒的转变
• 1.4.4 动态再结晶
• 1.4.5 再结晶退火
• 1.5 课题的提出及主要研究内容
• 1.5.1 课题的提出
• 1.5.2 实验的主要内容
• 第2章 5N5高纯铝等径角挤压实验研究
• 2.1 5N5高纯铝ECAP实验设计
• 2.1.1 实验原材料
• 2.1.2 ECAP模具
• 2.1.3 挤压路线
• 2.1.4 实验过程
• 2.1.5 分析与检测
• 2.2 实验结果与分析
• 2.2.1 高纯铝铸态原始组织及正挤压后的组织
• 2.2.2 高纯铝Bc路线ECAP后的组织
• 2.2.3 高纯铝135路线ECAP后的组织
• 2.2.4 高纯铝TEM观察及分析
• 2.2.5 高纯铝ECAP试样硬度分析
• 2.2.6 热稳定性分析
• 2.3 讨论
• 2.4 小结
• 第3章 99.97%精铝等径角挤压实验研究
• 3.1 99.97%精铝ECAP实验设计
• 3.1.1 实验原材料及模具
• 3.1.2 挤压路线及实验过程
• 3.1.3 ECAP后的组织
• 3.1.4 精铝TEM分析
• 3.2 再结晶退火
• 3.2.1 精铝ECAP后退火制度
• 3.2.2 不同退火温度对材料组织的影响
• 3.2.3 硬度分析
• 3.3 小结
• 第4章 99.7%工业纯铝等径角挤压实验研究
• 4.1 99.7%工业纯铝ECAP实验设计
• 4.1.1 实验原材料及模具
• 4.1.2 挤压路线及实验过程
• 4.1.3 ECAP后的组织
• 4.1.4 工业纯铝ECAP后TEM分析
• 4.2 再结晶退火
• 4.2.1 工业纯铝ECAP后退火制度
• 4.2.2 不同退火温度对材料组织的影响
• 4.2.3 硬度分析
• 4.3 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢