低温ECAP制备超细晶1050合金的高温拉伸性能研究

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本文采用拉伸性能测试、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段,研究了初始应变速率和变形温度及退火温度对低温ECAP制备1050合金力学性能的影响,得到了不同变形条件下拉伸后晶粒尺寸的变化规律,研究结果表明:  将超细晶1050合金在不同变形条件下进行拉伸实验,(a)变形温度为400℃,变化初始应变速率在5×10-4-1×10-2s-1范围内;(b)初始应变速率为5×10-4s-1,变化变形温度在300℃-550℃范围内。实验结果表明,当初始应变速率为5×10-4s-1、变形温度为400℃时,合金具有最大的延伸率90.4%,且具有最大m值为0.25。当变形温度不变,初始应变速率大于或小于5×10-4s-1时,或者初始应变速率不变,变形温度大于或小于400℃时,合金的延伸率及m值均呈逐渐降低的趋势。  对合金在变形过程中的流动应力分析得出,随着初始应变速率的增加,流动应力不断增加,初始应变速率为5×10-5s-1和1×10-2s-1时,流动应力值分别为6.21MPa和12.23MPa;随着变形温度的升高,流动应力不断减小,并且在实验温度范围内流动应力的最大值和最小值相差较大,变形温度为300℃和550℃时,流动应力分别为17MPa和3.09MPa。  断口纵剖面组织观察表明,晶粒没有在拉伸过程中伸长,这是由于在拉伸过程中晶粒之间的相互换位导致沿拉伸轴方向上的晶粒数增加,而试样截面上的晶粒数减少,因此合金具有较高的延伸率。此外,随着应变速率的增加,合金的晶粒尺寸逐渐减小,在400℃下进行变形,初始应变速率为5×10-5s-1时,晶粒尺寸分布在50-80μm,初始应变速率为1×10-2s-1时,晶粒尺寸分布在10-20μm;随着变形温度的增加,合金的晶粒尺寸增大明显,当变形温度为300℃时,晶粒尺寸主要分布在10-30μm,当变形温度升高到550℃,晶粒尺寸为200μm以上,甚至达到1毫米。  通过对超细晶1050合金在不同温度(150-400℃)施加和不施加强磁场退火后拉伸实验得出,未加强磁场的合金试样,当退火温度为350℃时,其原始晶粒基本为等轴晶,且在拉伸变形之后晶粒异常长大现象不显著,所以此时延伸率最大为90.4%;当退火温度大于或小于350℃时,合金在拉伸变形之后晶粒发生了明显的异常长大现象,合金的延伸率均有所降低;对于施加强磁场的试样,当退火温度为250℃时,合金原始晶粒为细小的等轴晶,尺寸在10μm以下,在变形后晶粒明显等轴化,延伸率最大达94.6%,当退火温度大于或小于250℃时,合金的延伸率均有所降低。对比施加强磁场和未施加强磁场退火后合金组织,施加强磁场退火后变形,合金的晶粒粗化现象不显著,所以延伸率整体趋势高于未施加强磁场退火后合金,表明磁场的应用抑制了晶粒异常长大的发生,且增加了晶粒的稳定性。
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