【摘 要】
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等通道转角挤压(ECAP)是制备块状细晶材料的大塑性变形工艺,而镁及镁合金的ECAP变形大多在恒温下进行,对组织细化程度有限。本文以纯镁为研究对象,采用ECAP和EX-ECAP(EX:正挤压)变形工艺来获得超细晶组织。利用OM、SEM、EBSD和TEM分析组织演变,测试其硬度和拉伸性能,研究挤压温度和道次对组织和性能的影响,为高性能超细晶镁合金的制备提供理论依据和实验支撑。结果表明,200～300
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等通道转角挤压(ECAP)是制备块状细晶材料的大塑性变形工艺,而镁及镁合金的ECAP变形大多在恒温下进行,对组织细化程度有限。本文以纯镁为研究对象,采用ECAP和EX-ECAP(EX:正挤压)变形工艺来获得超细晶组织。利用OM、SEM、EBSD和TEM分析组织演变,测试其硬度和拉伸性能,研究挤压温度和道次对组织和性能的影响,为高性能超细晶镁合金的制备提供理论依据和实验支撑。结果表明,200～300℃1道次ECAP变形后纯镁晶粒明显细化,组织中出现了相互平行或交叉的细条状孪晶。200～275℃的动态再结晶机制是非连续动态再结晶和孪晶动态再结晶的共同作用,300℃则以非连续动态再结晶为主。200℃变形后平均晶粒尺寸最小,为25.6μm。225℃变形1/2道次,剪切变形前组织主要是粗大晶粒和孪晶;剪切区主要是剪切变形带和大量围绕在粗晶周围的细晶;剪切变形后主要是再结晶组织和少量长条状粗晶,出现的位错有b=1/3<112?0>非基面位错和基面上b=1/3<112?0>的刃位错。250℃ECAP变形2～8道次后,平均晶粒尺寸最小为21.9μm,硬度的最大值为38.6 HV。屈服强度、抗拉强度随晶粒尺寸的减小先增加后减少,延伸率呈现先升高后下降再上升趋势,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别达到56 MPa、143.5 MPa和8.6%。纯镁的室温拉伸断口由脆性断裂转化为韧性断裂。EX-ECAP(恒温)变形8道次后晶粒细化速率随挤压道次的增加而减小。热挤压后硬度平均值为60.6 HV,EX-ECAP(恒温)变形硬度值有所降低。相对于EXECAP(恒温)多道次挤压,EX-ECAP(梯度降温)挤压在细化晶粒方面具有更好的效果。梯度(50℃)降温8道次后,平均晶粒尺寸为1.65μm,梯度(25℃)降温8道次后,获得了晶粒尺寸约为200 nm的超细晶组织,超细晶的形成是由于梯度降温变形在保证试样完整性的前提下阻碍了晶粒的长大。小梯度8道次ECAP变形后纯镁的硬度达到峰值,为130 HV。
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