120°模具室温8道次ECAP变形TA1纯钛的组织与性能.pdfVIP

第 40 卷 第 1 期 稀有金属材料与工程 Vol.40, No.1 2011 年 1 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING January 2011 120°模具室温 8 道次 ECAP 变形 TA1 纯钛的 组织与性能 赵西成，王幸运，杨西荣，王 成，刘晓燕 (西安建筑科技大学，陕西 西安 710055) 摘 要：采用两通道夹角 Φ=120° ，外圆角 ψ=20° 的模具，在道次间未退火的条件下实现 TA1 纯钛 BC 方式 8 道次室温 ECAP(Equal Channel Angular Pressing)变形，制备表面光滑无裂纹的变形试样。研究纯钛室温 ECAP 变形组织结构的演 变和特征，测定变形试样的力学性能。结果表明：随着室温 ECAP 变形道次的增加，原始粗大的 α 相等轴晶由最初几 道次形成的板条和孪晶经过自身和相互交割形成亚晶，以及剧烈变形形成的位错胞状结构，通过位错的相互作用和重 组逐渐演变成大角度晶界的超细晶等轴组织。获得平均晶粒尺寸约 200 nm 的 TA1 纯钛试样，其屈服强度和抗拉强度分 别由 275 和 407 MPa 提高到 710 和 791 MPa ，并保持较高的塑性，延伸率为 19.0%。 关键词：等径通道弯曲变形；纯钛；显微组织；力学性能 + 中图法分类号：TG 146.2 3 文献标识码： A 文章编号：1002-185X(2011)01-0028-04 组织超细化是提高纯钛材料力学性能和扩大其 验材料加工成 15 mm×15 mm×70 mm 的 ECAP 试样， 应用范围的有效途径。等径弯曲通道变形 (Equal 放入两通道夹角 Φ=120° ，外圆角 Ψ=20° 的模具中，在 Channel Angular Pressing ，简称 ECAP)技术是目前制 室温下按 Bc 方式(每道次变形后，试样按相同方向沿 备块体超细晶纯钛材料采用的主要技术之一。纯钛由 纵轴旋转 90°进行下一道次变形)进行 8 道次 ECAP 变 于室温下的结构为密排六方，其滑移系较少，塑性变 形，累积等效应变约为 5.08 [22] 。挤压变形的速率为 2 形能力差，所以之前的研究主要是通过提高挤压温度 mm/s ，润滑剂为 MoS2 、石墨和纯机油制成的复合润 来实现纯钛的 ECAP 变形[1-16] 。Semiatin 等[17]在室温 滑剂。 下对工业纯钛进行了 ECAP 变形，结果试样碎裂。据 用 OLYMPAS-GX51 型 金 相 显 微 镜 和 JEM- 文献[18-20]报道，采用 120°模具，首次在室温成功实 2000EM 型透射电子显微镜对 ECAP 变形试样横截面 现了纯钛的单道次 ECAP 变形，在此基础上，采用道 的组织进行观察。拉伸试验在 WDW-100 型电子拉伸 [21] 次间退火工艺实现了纯钛室温 4 道次 ECAP 变形 ， 机上进行，拉伸速率 1 mm/min，拉伸试样沿 ECAP 变 制备出超细晶纯钛试样。本工作在前期研究的基础 形板材的纵向截取，标距尺寸为 10 mm×4 mm×2 mm。 上，通过改变 ECAP 变形模具参数和变形工艺条件， 用 HX1000TM 型数显显微维氏硬度计测定硬度，加载 改善变形过程中金属流动的均匀性及试样表面的附 载荷为 200 g ，加载时间为 10 s。 加应力状态，在道次间未退火的条件下，实现了 TA1