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ECAP制超细晶材料的化学稳定性

发布时间:2019/4/24  责任编辑:www.itb97.com  点击次数:1391

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  等径弯曲通道变形法(ECAP)是一种在不改变材料横截面面积和横截面形状的条件下,只经过数次变形所产生的剪切应变量就相当于正应力作用下完成100∶1甚至1000∶1压下率的累积应变量的加工方法。已有的研究结果表明,经ECAP 12道次挤压后,纯铜的晶粒尺寸由最初的50μm降至315nm,抗拉强度升高到(620±10)MPa。研究材料的最终目的是为了应用,因此掌握ECAP制超细晶材料的化学稳定性尤为重要。

  ECAP制超细材料显微组织演化研究发现,在一道次挤压后,材料微观结构中出现变形带,变形带上的晶粒被拉长,粗大晶粒被破碎成一系列具有小角度晶界的亚晶,其位相在5°以下,晶粒尺寸明显从几百微米细化到几微米甚至亚微米级的亚晶。随挤压道次的增加,亚晶沿拉长方向上继续被破碎,亚晶界以及晶粒内部的位错激增,晶格上缺陷增加,显微组织中呈现等轴晶且开始出现大角度界面。随挤压道次的进一步增加,晶界位相差随剪切应变的增加而增加,微观结构主要为大角度晶界的等轴晶。

  目前,国际上最有代表性研究超细晶材料的国家主要有俄罗斯、日本、美国等。采用ECAP变形已成功制备了铝及其合金、镁合金、铜及其合金、钛及其合金以及超细晶钢。研究内容涵盖了材料的制备、温升过程、形变有限元分析、结构表征、组织演化机制、织构分析、物理、机械性能研究等。此处主要对其化学稳定性研究现状进行分析。

  采用ECAP制备的大块体材料因组织均匀、无空隙、无界面污染成为了最有工业化前景的材料之一。目前的研究成果主要集中在材料本身,对ECAP加工前后产物膜的研究明显不足。已有的研究结论可分为三种:ECAP加工由于细化了材料的点蚀源尺寸而提高了合金的耐蚀性;ECAP加工由于使材料表面点蚀密度增加而降低了合金的耐蚀性;ECAP加工对合金耐蚀性的影响不大或随时间的延长而发生变化。作为强烈塑性变形加工的材料,应力腐蚀开裂很明显会成为制约超细晶材料适用的一个关键问题。ECAP制超细晶材料所面临的主要问题为微观结构、腐蚀环境和应力水平间的作用规律不清,同时缺乏能够合理解释超细晶材料应力腐蚀开裂的相应模型。

  超细晶材料作为一种晶粒细化、强度显著提高的材料,它的结论与传统理论为何会出现差别,这是科研工作者们值得深思的问题。因此,有关超细晶材料化学稳定性的研究工作仍需加强。

 

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