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工业纯钛室温ECAP变形工艺及组织性能研究

付文杰  
【摘要】: 等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP)是一种制备高性能材料的独特加工方法,它通过强烈的纯剪切变形可制备出块状超细晶材料。 本文采用两通道夹角Φ=120°,外圆角Ψ=20°的模具,成功实现了室温下工业纯钛Bc方式4道次ECAP变形,累积等效真应变达到~2.54。通过光学显微镜、透射电子显微镜、电子拉伸机等观察和分析了ECAP变形试样的显微组织及性能,研究了ECAP变形道次与退火温度对组织性能的影响,以及ECAP变形机理、组织细化机理和强化机理。结果表明:工业纯钛经B_C方式4道次ECAP变形后,获得了平均晶粒尺寸约为200nm的具有大角度晶界的超细晶组织。组织细化机理为:ECAP变形过程中形成的板条和孪晶自身交割,并相互作用,以及大量的位错演变成位错胞和亚晶,进而发生动态回复逐渐形成大角度超细晶组织。4道次ECAP变形后,工业纯钛的抗拉强度达到773MPa,并保持良好的塑性,延伸率为16.8%。当退火温度低于400℃时,ECAP变形试样的组织变化不大,显微硬度下降缓慢;当退火温度高于400℃时,由于发生了再结晶,显微硬度显著下降。 本文在相同实验条件下,采用A、B、C三种变形方式对工业纯钛进行2道次室温ECAP变形,研究了不同变形方式对组织和性能的影响。结果表明:工业纯钛室温2道次ECAP变形后的组织形貌取决于变形方式:A方式和B方式ECAP变形组织主要为板条状组织;C方式主要为块状组织。2道次ECAP变形后,三种变形方式的力学性能相差不大,并且显微硬度随退火温度升高的变化趋势相同。


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