发布时间：2021-05-14点击：3405
摘要:介绍了板材连续剪切变形方法的基本原理及特点。。。。。以350℃x40min退火态的T2紫铜板材为研究对象,板材按C路径6道次的连续剪切变形后,经分析表明:连续剪切变形后的板材的显微组织明显得到细化,并且呈现出剪切流线形态;变形后的板材的抗拉强度由退火态的210MPa提高到330Mpa;硬度从65HVI提高到120HVI。。。。。
关键词:T2紫铜板材;连续剪切变形;组织细化
中图分类号:TG386.2文献标识码:A文章编号:1001一3814(2006)05一0060一03
适度的晶粒细化,是提高材料使用性能和加工成形性能的有效手段。。。。。等通道转角挤压技术(E明alChannelnA即larpressing,简称ECAp),是一种通过简单的剪切原理使材料产生强烈的塑性变形,从而实现制备超细晶块体或棒体材料的有效方法。。。。。ECAP技术的出现受到了广泛的关注,并得到了深人的研究和长足的发展。。。。。随着ECAP方法研究的深人,其应用范围也在不断扩大,但它只适合于制备棒体、块体材料,而对板材却不适用的局限性开始显露出来。。。。。其中,板材连续剪切变形技术(ContinuousConifnedStripshearing,简称CZsZ)是在ECAP技术的基础上发展起来的一种新的专门用于制备细晶板材的方法。。。。。它的出现,有效地解决了ECAP方法不能适用于板材的不足。。。。。
1.CZSZ方法的基本原理及特点
1.1CZSZ方法的基本原理
图1所示为CZsZ方法的基本原理示意图ll]。。。。。在该方法中,由两个相交的有微小尺寸变化的通道组成挤压腔体。。。。。试验时,送料轮在导向轮的作用下,与板材产生足够大的摩擦力,将板材送人到模腔内。。。。。板材在模腔转角处发生强烈的近似于纯剪切的变形,如图2所示。。。。。在转角处发生变形后的板材,再从模腔另一侧挤出。。。。。出口处板材的厚度和原材料相同.因而可以在同一模具内反复对板材进
行多道次的剪切变形,每道次的剪切应变量可以不断迭加,***终达到细化板材晶粒、提高其性能的目的。。。。。
另外,从图1中可以发现,为了保证足够的送料动力,模具腔体的人口处板材厚度会稍有减小。。。。。因而在计算挤压变形过程中总的应变量时,必须考虑厚度的变化。。。。。原有的ECAP方法中,有关总的应变量的计算公式,在此就不适用。。。。。seokIZJ经过反复的试验,得到CZSZ方法总的应变量的计算公式:
式中:N为挤压道次;K为厚度变化因子,且K=(板材人口处厚度/板材出口处厚度);中为模具转角;少为模具外接圆弧角。。。。。
1.2CZSZ方法的特点
CZSZ方法作为一种新型制备超细化晶粒态板材的有效方法,具有许多独特的优点:
(l)以近似纯剪切变形的机理来细化晶粒,获得的板材具备ECAP制备的棒体、块体材料相同的优点,如致密、无夹杂、高强度等;
(2)试样长度尺寸无***,理论上试样可以是无限长;
(3)可以实现连续作业,相邻道次间无需拆模,工作效率高,便于实验工业化。。。。。CZsZ方法也有着自身的不足之处,如模具腔体尺寸精度要求高,前期调整间隙时间较长。。。。。
2.材料及试验方法
试验中采用的材料为Zrn们。。。。。厚,经过380℃x40min退火的T2紫铜板材(铜含量为99.91%),试样尺寸为Zrn们。。。。。x20~x30Or。。。。。唬� ；；；；胣。。。。。采用C路径,即每道次挤压后,试样翻转1800进人下一道次。。。。。加工后的试样经过机械抛光后,需再进行化学抛光。。。。。唬� ；；；；坠庖何�3l[:33ml醋酸+33ml硝酸+33ml磷酸混合液,温度控制在65一75℃,浸蚀时间控制在35一455。。。。。浸蚀后的试样立即冲洗于净,并立即放人装有酒精的容器中保存防止氧化,以便下一步进行金相观察。。。。。研究表明,试样Y面由于挤压时细长组织断裂,晶粒细化、变形较大;X面变形非常小,可以忽略;而Z面几乎不变化4[]。。。。。所以在研究时,重点选择Y面作为研究对象。。。。。
3.实验结果与讨论
图3(a)为T2板材的原始态显微组织,其晶粒粗大,且呈现出明显的退火组织。。。。。图3(b)为经过1道次CZSZ变形后试样的显微组织,图中部分的晶粒与原始态时相比有一定的细化,且晶粒取向也呈现出一定的方向性。。。。。图3(c)为经过3道次CZSZ变形后试样的显微组织,此时晶粒与原材料相比,明显细化并且由于在模具转角处发生的剪切作用下被拉长,剪切作用的方向较为明显。。。。。图3(d)为经过6道次CZSZ变形后试样的显微组织,此时晶粒细化效果很明显,并且晶粒较为均匀,剪切力作用下的剪切流线表现出明显的流向性。。。。。
通过对图3中显微组织的观察,可以发现:随着挤压道次的增加,晶粒细化效果得到了进一步
的提高,原来退火粗大等轴的晶粒组织基本消失,大量晶粒在转角处因剪切力的作用被拉长、剪碎,组织变得细小均匀,且晶粒呈现出明显的剪切流线。。。。。图4(a)、(b)分别为试样抗拉强度随挤压道次变化曲线和硬度曲线。。。。。板材经过6道次CZsZ剪切变形后,其抗拉强度由***初的210MPa提高到330MPa,硬度由原来的65HVI上升高到120HVI左右,并且在3一4道次之后基本保持不变。。。。。
在CZSZ过程中,试样在模具腔体的转角处,发生强烈的剪切变形。。。。。原来轧制态时粗长的晶粒,经过转角时被拉长、剪断,使得原来粗长的晶粒不断地向着越来越细小均匀的晶粒方向发展。。。。。由于在转角处,晶粒在剪切力的作用下,会发生转动,因而部分晶粒的取向也发生了改变。。。。。随着挤压道次的增加,晶粒得到进一步的细化,位错在增加的同时,也容易在晶界处堆积、吸收、湮灭阎。。。。。从整体而言,位错数量在经历了3到4道次的变形后,基本保持不变。。。。。同时,在后序挤压中,硬化和动态回复同时发生作用。。。。。所以,从力学性能曲线上来看,经过3一4道次挤压变形后,其抗拉强度、硬度等力学性能基本保持在一恒定值。。。。。
图5为6道次CZSZ处理后的T2紫铜板材在不同退火温度下的抗拉强度变化曲线。。。。。从图中可以看出:在退火温度较低时,强度基本没有变化;尤其是在退火温度为100℃左右时,其强度值由原来值会有小幅的提高;但当退火温度升高到300℃时,其强度值明显大幅下降,并低于原材料的强度值。。。。。出现上述现象,其原因是由于T2试样处于低温退火时(退火温度低于300℃),可以有效地消除加工所造成的加工内应力,晶粒尺寸基本不会发生大的变化,有利于其强度等力学性能的保持;但当退火温度接近300℃时,此温度达到了T2紫铜的再结晶温度,晶粒发生回复再结晶迅速的长大,使其力学性能大幅下降。。。。。
4.结束语
利用退火态的T2紫铜板材,在经过6道次的CZSZ剪切变形后,并分析其相关的试验结果,可以得到几下结论:
(l)通过CZSZ变形后,板材的显微组织可以得到明显的细化,并且晶粒较为均匀、呈现出明显的流线形态。。。。。
(2)经CZSZ变形后板材的抗拉强度由轧制态的210MPa提高到330MPa,其力学性能得到明显提高。。。。。
(3)低于材料再结晶温度的退火不会降低剪切变形后的T2板材力学性能。。。。。
来源：中国知网 作者：程石来
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