室温Φ=120°等径弯曲通道变形工业纯钛的力学性能

采用模角Φ=120°的模具,以BC方式(两次挤压道次之间试样绕纵轴沿同一方向转动90°进行下一道次挤压)在室温下成功实现了工业纯钛8道次等径弯曲通道变形(ECAP),对挤压过程中各道次试样的微观结构及性能进行了分析测试.结果表明:工业纯钛经8道次ECAP变形后,抗拉强度由407 MPa升高到791 MPa;显微硬度由1 588 MPa升高到2 641 MPa;并保持良好的塑性,伸长率为19%.

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D01:10.13374.isml00103x.2009.09.017 第31卷第9期北京科技大学学报 Vol.31 No.9 2009年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sp.2009 室温 Φ=120等径弯曲通道变形工业纯钛的力学性能成赵西成杨西荣王幸运丁茹西安建筑科技大学治金工程学院，西安710055 摘要采用模角=120的模具，以Bc方式（两次挤压道次之间试样绕纵轴沿同一方向转动90进行下一道次挤压）在室温下成功实现了工业纯钛8道次等径弯曲通道变形(ECAP),对挤压过程中各道次试样的微观结构及性能进行了分析测试.结果表明：工业纯钛经8道次ECAP变形后，抗拉强度由4O7MPa升高到791MP显微硬度由1588MPa升高到2641MP并保持良好的塑性，伸长率为19%. 关键词等径弯曲通道变形：纯钛：孪晶；力学性能分类号TG146.2+3 Mechanical properties of commercial pure titanium processed by ECAP at room temperature using a 120 die WANG Cheng,ZHAO Xi-cheng.Y ANG Xi-rong,WANG Xing-yun.DING Ru School of Metallurgical Engineering.Xi an University of Architecture Technology,Xi an 710055.China ABSTRACT Eight-pass equal channel angular pressing(ECAP)at room temperature was sucoessfully carried out on commercial pure Ti via route Bc.in which the samples were rotated by 90 along the vertical axis in the same direction between two extrusion passes, at an angle of 120.The microstructure and mechanical properties of the samples after different pressing passes were analyzed and tested.The results showed that after eight-pass ECAP,the tensile strength increased from 407 M Pa to 791M Pa,the microhardness increased from 1588M Pa to 2641 MPa.the plasticity maintained well.and the elongation reached to 19%. KEY WORDS equal channe angular pressing:pure titanium:twins;mechanical properties 等径弯曲通道变形(equal channel angular press- 用什么挤压速度，结果试样皆碎裂.本课题组通过 ing,ECAP)是目前制备块状亚微晶和纳米晶材料最改变模具参数、挤压速度和润滑条件，在室温成功实为有效的方法之一，以前的研究大多局限于容易变现了工业纯钛的单道次一)ECAP变形，并采用中形的立方结构纯金属及其合金（如Al、Cu、Ni和碳间退火工艺成功实现四道次ECAP变形，制备的钢，这些材料由于具备良好的室温加工性，因此易变形试样表面光滑无裂纹.本文在室温不采用中间于采用通道夹角为90°的模具进行ECAP变形，并退火工艺的条件下，通过B方式（两次挤压道次之最终获得超细晶组织.工业纯钛是密排六方结构金间试样绕纵轴沿同一方向转动90进行下一道次挤属，其滑移系比立方结构金属少，塑性差，ECAP变压)成功实现工业纯钛的8道次ECAP变形，累积等形困难，因此工业纯钛的ECAP变形都是通过提高效真应变达到5.O8,并对ECAP变形试样的力学性挤压温度来实现的.Stolyarov等-在400-450℃ 能进行了测试和分析. 成功实现了纯钛的ECAP变形；Kim等到在200~ 1实验材料和方法 6O0℃也实现了纯钛的ECAP变形，而Semiatin 等在室温下对工业纯钛进行ECAP变形，无论采实验材料为热轧退火态的工业纯钛(TAI),其收稿日期：200810-19 基金项目：国家自然科学基金资助项目(Na.50874086):陕西省教有厅专项基金资助项目(Na09K557):西安建筑科技大学科技计划项目 (No.JC0914) 作者简介：王成(1983一)，男.硕士研究生，E-maik wangcheng1103lwe@163.com:赵西成1951一），男，教授，硕士

室温 Υ=120 °等径弯曲通道变形工业纯钛的力学性能王成赵西成杨西荣王幸运丁茹西安建筑科技大学冶金工程学院, 西安 710055 摘要采用模角 Υ=120°的模具, 以 BC 方式( 两次挤压道次之间试样绕纵轴沿同一方向转动 90°进行下一道次挤压) 在室温下成功实现了工业纯钛 8 道次等径弯曲通道变形( ECAP) , 对挤压过程中各道次试样的微观结构及性能进行了分析测试.结果表明:工业纯钛经 8 道次 ECAP 变形后, 抗拉强度由 407 MPa 升高到 791 MPa;显微硬度由 1588 MPa 升高到 2 641MPa;并保持良好的塑性, 伸长率为 19%. 关键词等径弯曲通道变形;纯钛;孪晶;力学性能分类号 TG146.2 +3 Mechanical properties of commercial pure titanium processed by ECAP at room temperature using a 120°die WANG Cheng , ZHAO Xi-cheng, Y ANG Xi-rong, WANG Xing-y un , DING Ru S chool of Metallurgical Engineering, Xi' an University of Archit ecture & Technology, Xi' an 710055, China ABSTRACT Eight-pass equal channel angular pressing ( ECAP) at room temperature was successfully carried out on commercial pure Ti via route BC, in which the samples w ere rotated by 90°along the vertical axisin the same direction between two ex trusion passes, a t an angle Υof 120°.The microstructure and mechanical properties of the samples after different pressing passes were analyzed and tested .The results showed that after eig ht-pass ECAP, the tensile streng th increased from 407 MPa to 791MPa, the microhardness increased from 1 588M Pa to 2 641 MPa, the plasticity maintained well, and the elongation reached to 19%. KEY WORDS equal channel angular pressing ;pure titanium ;twins ;mechanical properties 收稿日期:2008-10-19 基金项目:国家自然科学基金资助项目( No .50874086) ;陕西省教育厅专项基金资助项目( No.09JK557 ) ;西安建筑科技大学科技计划项目 ( No .JC0914) 作者简介:王成( 1983—) , 男, 硕士研究生, E-mail:wangcheng1103love@163.com ;赵西成( 1951—) , 男, 教授, 硕士等径弯曲通道变形( equal channel angular pressing, ECAP) 是目前制备块状亚微晶和纳米晶材料最为有效的方法之一.以前的研究大多局限于容易变形的立方结构纯金属及其合金( 如 Al 、Cu 、Ni 和碳钢) , 这些材料由于具备良好的室温加工性, 因此易于采用通道夹角为 90°的模具进行 ECAP 变形, 并最终获得超细晶组织 .工业纯钛是密排六方结构金属, 其滑移系比立方结构金属少, 塑性差, ECAP 变形困难, 因此工业纯钛的 ECAP 变形都是通过提高挤压温度来实现的 .Stolyarov 等[ 1-2] 在 400 ～ 450 ℃ 成功实现了纯钛的 ECAP 变形 ;Kim 等[ 3] 在 200 ～ 600 ℃也实现了纯钛的 ECAP 变形, 而 Semiatin 等 [ 4] 在室温下对工业纯钛进行 ECAP 变形, 无论采用什么挤压速度, 结果试样皆碎裂.本课题组通过改变模具参数、挤压速度和润滑条件, 在室温成功实现了工业纯钛的单道次 [ 5-7] ECAP 变形, 并采用中间退火工艺成功实现四道次 [ 8] ECAP 变形, 制备的变形试样表面光滑无裂纹.本文在室温不采用中间退火工艺的条件下, 通过 BC 方式( 两次挤压道次之间试样绕纵轴沿同一方向转动 90°进行下一道次挤压) 成功实现工业纯钛的8 道次 ECAP 变形, 累积等效真应变达到 5.08, 并对 ECAP 变形试样的力学性能进行了测试和分析. 1 实验材料和方法实验材料为热轧退火态的工业纯钛( TA1) , 其第 31 卷第 9 期 2009 年 9 月北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.9 Sep.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.09.017

第9期王成等：室温中=120等径弯曲通道变形工业纯钛的力学性能。1139。化学成分如表1所示. 高时.位错运动将受到限制，晶界滑移也会受到很大表1实验用工业纯钛的化学成州质量分数) 阻力，因此变形初期，材料的应变硬化效应明显：随 Table I Chemical composition of commercial pure Ti 着变形的进行，位错将会越来越多，但同时晶界也将牌号 0 NC Fe Ti 很容易地堆积吸收、湮灭位错。使得位错密度不会 TAI 0100001001007003Bal. 有很大增高，这样变形时的应变硬化作用和回复作用同时存在，同时起作用，使得变形中期、后期的应实验材料的光学显微组织为等轴状的单相α组力值增高趋势减缓19.这就是维氏硬度曲线在开织，平均晶粒尺寸约为23m(图1).将热轧板材切始时变化明显而后期则变化缓慢的原因，同时也说割成15mm×15mm×70mm的ECAP试样，采用两明了总应变量对硬度曲线的影响趋势通道夹角Φ=120°、外圆角Ψ=20°的模具，在室温 2800 以Bc方式对工业纯钛进行8道次ECAP变形.本 2600 实验单道次等效应变为0.635%，累积等效应变为 5.08.实验前模具、试样均涂上自制的复合润滑剂. 2200 2000 1800 1600 1400L 0 4 6 变形道次图2ECAP变形道次与显微硬度的关系 50 um Fig.2 Relation between microhardness and presing passes of ECAP 图1工业纯钛的原始组织 25 Fig.I Opt ical microstructure of the as received commercial pure Ti 20 沿变形试样的断面截取金相试样和电镜试样，且15 然后分别在GX51金相显微镜和JEM一-2000EM透射电子显微镜下观察其微观组织.沿变形试样的纵向截取拉伸试样，标距尺寸为10mm×4mmX 2mm.拉伸实验在WDW-100型电子拉伸试验机上 0 2 变形道次进行，用401MWD型数显显微硬度计测量其维氏硬度. 图3晶粒尺寸与ECAP变形道次的关系 Fig 3 Relation between grain size and pressing passes of ECAP 2实验结果和讨论图4为抗拉强度与变形道次的关系曲线.由图图2为显微硬度与变形道次的关系曲线.由图2可见，硬度随着变形道次的增加而增大，8道次 800 ECAP变形后，工业纯钛的硬度由挤压前的 700 1588MPa升高到2641MPa.图3为晶粒尺寸与变形道次的关系曲线.由图3可见，第1道次变形晶粒 600 细化最为显著，因此第1道次的硬度提高也最为明 500 显.随着变形道次的增加，到3和4道次后，晶粒细化趋于平稳，硬度提高趋势也逐渐减缓， 400 4 对于挤压后维氏硬度曲线变化趋势可以通过多变形道次晶材料的塑性变形机理予以说明19.材料变形时，图4ECAP变形道次与抗拉强度的关系位错的产生和运动是塑性变形的主要机理.当亚晶 Fig.4 Relation between tensile strength and pressing passes of 尺寸比较小，晶界所占比例较高，晶格的畸变能也较 ECAP

化学成分如表 1 所示 . 表 1 实验用工业纯钛的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of commercial pure Ti % 牌号 O H N C Fe Ti TA1 0.10 0.001 0.01 0.007 0.03 Bal. 实验材料的光学显微组织为等轴状的单相 α组织, 平均晶粒尺寸约为 23μm ( 图1) .将热轧板材切割成 15 mm ×15mm ×70 mm 的 ECAP 试样, 采用两通道夹角 Υ=120°、外圆角 Χ=20°的模具, 在室温以BC 方式对工业纯钛进行 8 道次 ECAP 变形.本实验单道次等效应变为 0.635 [ 9] , 累积等效应变为 5.08 .实验前模具、试样均涂上自制的复合润滑剂. 图 1 工业纯钛的原始组织 Fig.1 Optical microstructure of the as-received commercial pure Ti 沿变形试样的断面截取金相试样和电镜试样, 然后分别在 GX51 金相显微镜和 JEM -2000EM 透射电子显微镜下观察其微观组织 .沿变形试样的纵向截取拉伸试样, 标距尺寸为 10 mm ×4 mm × 2 mm .拉伸实验在 WDW-100 型电子拉伸试验机上进行, 用 401MWD 型数显显微硬度计测量其维氏硬度. 2 实验结果和讨论图 2 为显微硬度与变形道次的关系曲线 .由图 2可见, 硬度随着变形道次的增加而增大, 8 道次 ECAP 变形后, 工业纯钛的硬度由挤压前的 1 588 MPa升高到2 641 MPa.图 3 为晶粒尺寸与变形道次的关系曲线.由图 3 可见, 第 1 道次变形晶粒细化最为显著, 因此第 1 道次的硬度提高也最为明显.随着变形道次的增加, 到 3 和 4 道次后, 晶粒细化趋于平稳, 硬度提高趋势也逐渐减缓 . 对于挤压后维氏硬度曲线变化趋势可以通过多晶材料的塑性变形机理予以说明[ 10] .材料变形时, 位错的产生和运动是塑性变形的主要机理.当亚晶尺寸比较小, 晶界所占比例较高, 晶格的畸变能也较高时, 位错运动将受到限制, 晶界滑移也会受到很大阻力, 因此变形初期, 材料的应变硬化效应明显;随着变形的进行, 位错将会越来越多, 但同时晶界也将很容易地堆积、吸收、湮灭位错, 使得位错密度不会有很大增高, 这样变形时的应变硬化作用和回复作用同时存在, 同时起作用, 使得变形中期、后期的应力值增高趋势减缓[ 10] .这就是维氏硬度曲线在开始时变化明显而后期则变化缓慢的原因, 同时也说明了总应变量对硬度曲线的影响趋势 . 图 2 ECAP 变形道次与显微硬度的关系 Fig.2 Relation between microhardness and pressing passes of ECAP 图 3 晶粒尺寸与 ECAP 变形道次的关系 Fig.3 Relati on between g rain size and pressing passes of ECAP 图 4 ECAP 变形道次与抗拉强度的关系 Fig.4 Relation betw een tensile strength and pressing passes of ECAP 图 4 为抗拉强度与变形道次的关系曲线 .由图第 9 期王成等:室温 Υ=120°等径弯曲通道变形工业纯钛的力学性能 · 1139 ·

。1140 北京科技大学学报第31卷可见，抗拉强度的变化规律与硬度相似，随变形道次 Petch公式. 的增加而增加，经8道次ECAP变形后由407MPa 上述结果与所观察到的显微组织的变化相一升高到791MPa第1道次变形后强度的提高最为致.工业纯钛经室温ECAP变形后，晶粒内位错密明显，继续变形强度提高趋势逐渐减缓.多晶材料度激增，形成大量的位错缠结和胞状亚结构的力学及物理性能与众多因素有关，然而在这些因 (图5(a),同时产生大量的形变李晶（图5(b),这素中材料的平均晶粒尺寸起着至关重要的作用.由些缺陷都会阻碍位错运动，产生位错强化和孪晶强 Hal--Petch公式1H☒可知，多晶材料强度随着晶粒化，使得抗拉强度显著提高.随着挤压道次的增加，尺寸的减小而增加.本实验中，材料的平均晶粒尺发生动态回复，胞状亚晶内位错通过滑移趋向胞壁。寸逐渐减小（图3），同时材料的强度也逐渐增加，如与异号位错相互抵消使位错密度降低，同时孪晶逐图4所示.在8道次变形后，平均晶粒尺寸达到最渐消失：但由于亚晶的形成以及亚晶间取向差增大，大值，晶粒分布均匀，此时材料强度也达到最大值. 抗拉强度仍会增加，但幅度较慢. 由以上分析可知，本实验结果较好地符合H一 500nm 500n 图5ECAP变形后试样的位错组态(a)和孪品(b)形貌 Fig 5 Micrographs of dislocations a)and twinns (b)after ECAP 图6为伸长率与变形道次的关系曲线.由图6 等轴化程度增加，晶界更加圆滑，同时大晶粒品界附可见：ECAP变形前3道次，伸长率随道次的增加而近的再结晶晶粒数量增加，如图7(c)、(d)所示.在降低：4~8道次，伸长率随道次的增加而增大.通塑性变形时，等轴再结晶晶粒之间的晶界滑移更容过典型道次变形试样的透射电镜组织观察与分析，易开动和协调，变形阻力减小，可承受的塑性变形量伸长率的提高主要归因于动态再结晶晶粒体积分数增加，因而8道次变形后，伸长率达到19%，塑性得的增大和其等轴化程度的增加).初始状态下，材到提高9 料的等轴化程度较高，晶界比较圆滑，拥有较强的塑性变形能力，伸长率为35%.经1和2道次变形后，原始晶粒沿剪切方向拉长呈板条状，在板条状晶粒 30 之间出现被剪切破碎的细小亚晶粒，如图7()、(b) 是 20 所示.粗大晶粒和相对细小晶粒所组成的混合组织在塑性变形时应力分布极不均匀，容易造成局部应 0 力集中，材料的塑性变形能力降低，伸长率曲线随挤压道次的增加呈下降趋势，在第3道次达到最小值 14%.从第4道次变形开始.动态再结晶晶粒开始变形道次出现，显微组织得到细化，塑性变形能力增加，伸长图6ECAP变形道次与伸长率的关系率开始增大.随挤压道次的增加，动态再结晶晶粒 Fig 6 Reltion betw een elongation and pressing passes of ECAP

可见, 抗拉强度的变化规律与硬度相似, 随变形道次的增加而增加, 经 8 道次 ECAP 变形后由 407 MPa 升高到 791 M Pa, 第 1 道次变形后强度的提高最为明显, 继续变形强度提高趋势逐渐减缓.多晶材料的力学及物理性能与众多因素有关, 然而在这些因素中材料的平均晶粒尺寸起着至关重要的作用 .由 Hall-Petch 公式[ 11-12] 可知, 多晶材料强度随着晶粒尺寸的减小而增加.本实验中, 材料的平均晶粒尺寸逐渐减小( 图 3) , 同时材料的强度也逐渐增加, 如图 4 所示 .在 8 道次变形后, 平均晶粒尺寸达到最大值, 晶粒分布均匀, 此时材料强度也达到最大值 . 由以上分析可知, 本实验结果较好地符合 Hall - Petch 公式 . 上述结果与所观察到的显微组织的变化相一致 .工业纯钛经室温 ECAP 变形后, 晶粒内位错密度激增, 形成大量的位错缠结和胞状亚结构 ( 图 5( a) ) , 同时产生大量的形变孪晶( 图 5( b) ) , 这些缺陷都会阻碍位错运动, 产生位错强化和孪晶强化, 使得抗拉强度显著提高 .随着挤压道次的增加, 发生动态回复, 胞状亚晶内位错通过滑移趋向胞壁, 与异号位错相互抵消使位错密度降低, 同时孪晶逐渐消失 ;但由于亚晶的形成以及亚晶间取向差增大, 抗拉强度仍会增加, 但幅度较慢 . 图 5 ECAP 变形后试样的位错组态( a) 和孪晶( b) 形貌 Fig.5 Micrographs of dislocations ( a) and twinns ( b) aft er ECAP 图 6 为伸长率与变形道次的关系曲线.由图 6 可见 :ECAP 变形前 3 道次, 伸长率随道次的增加而降低 ;4 ～ 8 道次, 伸长率随道次的增加而增大.通过典型道次变形试样的透射电镜组织观察与分析, 伸长率的提高主要归因于动态再结晶晶粒体积分数的增大和其等轴化程度的增加 [ 13] .初始状态下, 材料的等轴化程度较高, 晶界比较圆滑, 拥有较强的塑性变形能力, 伸长率为 35 %.经 1 和 2 道次变形后, 原始晶粒沿剪切方向拉长呈板条状, 在板条状晶粒之间出现被剪切破碎的细小亚晶粒, 如图 7( a) 、( b) 所示 .粗大晶粒和相对细小晶粒所组成的混合组织在塑性变形时应力分布极不均匀, 容易造成局部应力集中, 材料的塑性变形能力降低, 伸长率曲线随挤压道次的增加呈下降趋势, 在第 3 道次达到最小值 14 %.从第 4 道次变形开始, 动态再结晶晶粒开始出现, 显微组织得到细化, 塑性变形能力增加, 伸长率开始增大 .随挤压道次的增加, 动态再结晶晶粒等轴化程度增加, 晶界更加圆滑, 同时大晶粒晶界附近的再结晶晶粒数量增加, 如图 7( c) 、( d) 所示 .在塑性变形时, 等轴再结晶晶粒之间的晶界滑移更容易开动和协调, 变形阻力减小, 可承受的塑性变形量增加, 因而 8 道次变形后, 伸长率达到 19 %, 塑性得到提高 [ 14] . 图6 ECAP 变形道次与伸长率的关系 Fig.6 Relation betw een elongation and pressing passes of ECAP · 1140 · 北京科技大学学报第 31 卷

第9期王成等：室温中=120等径弯曲通道变形工业纯钛的力学性能。1141。 500nm 500 nm 图7不同挤压道次BCAP变形后试样的TEM组织.(a1道次：(b)2道次：(c)4道次：（山8道次 Fig.7 TEM micrographs after ECAP for dfferent passea (a)1 pass (b)2 passes (c)4 pases:(d)8 passes [5 Fu W J.Zhao XC.Yang X R.ct al.Microstnucture and proper 3结论 ties of titanium processed by equal chamel angular pressing at room tem perature.Hot Work Techoml,2007,36(18):21 (I)成功实现了室温下工业纯钛Bc方式8道 (付文杰，赵西成，杨西荣，等.室温等径弯曲通道变形工业次ECAP变形，累积等效真应变达到5.O8,相当于纯钛的组织及性能研究热加工工艺，2007,3618)：2) 压下量达到96%. [6 Fu W J.Zhao X C.Yang X R.ct al.Micmostncture and proper (2)工业纯钛经室温ECAP变形后，硬度和强 ties of titanium processed room temperature ECAP and cold 度随变形道次的增加而增加，第1道次变形后硬度、 rolling.ChinJ Mater Res.2008.22(3):303 (付文杰赵西成，杨西荣，等.室温ECAP和冷轧复合变形强度的提高最为明显.伸长率曲线以第3道次为临工业纯钛的组织和性能材料研究学报，2008,22(3)：303) 界点，第3道次前材料伸长率曲线随挤压道次的增 [7 Zhao X C.Fu W J.Yang X R.ct al.Microstnucture and proper 加而下降，而3道次后材料伸长率增大，8道次后伸 ties of pure titanium processed by oqualchannel angular pressing 长率为19%，说明材料保持良好的塑性. at mom temperature.Scripta Mater,2008.59:542 (3)工业纯钛经1道次ECAP变形后，形成含 [周 Yang X R.Zhao X C.Fu W J.Deformed microstnuctures and mechanical properties of CP-Ti pmooessed by multipas ECAP at 有高密度位错和孪晶的板条状组织，是变形强化的 room temperature using a 120 die.Rare Met Mater Eng.2009, 主要原因 38(6:955 [9 Iw ahashi Y.Wang J.HoritaZ.Principle ofequal channel angular 参考文献 pressing for the processing of ult mfine grained materials.Scripta [1]Stolyarov VV,Zhu Y T.Alexandmv I V,et al.Influence of Mater,.1996.35:143 ECAP moutes on the microstructure and pmoperties of pure Ti. [10 LiJ P.Study on micmostuucture pmperties for ultrafine alloy us Mater Sci Eng A.2001,299:59 ing ECAP.JJiangxi Norm Univ,2006.30(1):38 [2]Stolyarov V V.Zhu YT.Lowe T C.c al.Microstructure and (李建萍.等通道转角挤压超细化合金组织性能的研究.江西 properties of pure Ti procesed by ECAP and cold extrusion. 师范大学学报，2006,30(1)：38) Mater Sci Eng A,2001,303:82 [11]Sitdikov 0.Sakai T.Goloborodko A.ct al.Grain fragmenta [3]Kim I,Kim J.Shin D H,et al.Effects of equal channel angular tion in a coarse-grained 7475 Al aloy during hot deformation. pressing temperature on deformation structures of pure Ti.Mater Scripta Ma1e,2004,51(2:175 SciEng A,2003.342:302 [12 Agnew S R.Mehrotra P.Lillol T M,et al.Texture evol tion [4]Semiatin S L.Segal V M.Goforth R E Workability of commer- of five wrought magnesium alloys during moute a equal channel ciatpurity titanium and 4340 steel during equal channel angular angular ex trusion:experiments and simulations.Acta Mater, extrusion at cold-w orking temperature.Metall Mater Trans A, 2005.53(11):3135 1999.30.1425 (下转第1146页)

图 7 不同挤压道次 ECAP 变形后试样的 T EM 组织.( a) 1 道次;(b) 2 道次;( c) 4 道次;( d) 8 道次 Fig.7 TEM micrographs after ECAP for different passes:( a) 1 pass;( b) 2 passes;( c) 4 passes;( d) 8 passes 3 结论 ( 1) 成功实现了室温下工业纯钛 BC 方式 8 道次ECAP 变形, 累积等效真应变达到 5.08, 相当于压下量达到 96 %. ( 2) 工业纯钛经室温 ECAP 变形后, 硬度和强度随变形道次的增加而增加, 第 1 道次变形后硬度、强度的提高最为明显 .伸长率曲线以第 3 道次为临界点, 第 3 道次前材料伸长率曲线随挤压道次的增加而下降, 而 3 道次后材料伸长率增大, 8 道次后伸长率为 19 %, 说明材料保持良好的塑性. (3) 工业纯钛经 1 道次 ECAP 变形后, 形成含有高密度位错和孪晶的板条状组织, 是变形强化的主要原因 . 参考文献 [ 1] S tolyarov V V, Zhu Y T, Alexandrov I V, et al.Influence of ECAP routes on the microstructure and properties of pure Ti. Mater S ci Eng A , 2001, 299:59 [ 2] S tolyarov V V, Zhu Y T, Low e T C, et al.Microstructure and properties of pure Ti processed by ECAP and cold extrusion. Mater S ci Eng A , 2001, 303:82 [ 3] Kim I, Kim J, Shin D H, et al.Eff ects of equal channel angular pressing temperature on deformation structures of pure Ti.Mater Sci E ng A, 2003, 342:302 [ 4] Semiatin S L, Segal V M, Goforth R E.Workability of commercia-lpurity titanium and 4340 st eel during equal channel angular extrusion at cold-w orking t emperature.Metall Mater Trans A , 1999, 30:1425 [ 5] Fu W J, Zhao X C, Yang X R, et al.Microstructure and properties of tit anium processed by equal channel angular pressing at room tem peratu re .Hot Work Techonol, 2007, 36( 18) :21 ( 付文杰, 赵西成, 杨西荣, 等.室温等径弯曲通道变形工业纯钛的组织及性能研究.热加工工艺, 2007, 36( 18) :21) [ 6] Fu W J, Zhao X C, Yang X R, et al.Microstructure and properties of titanium processed room t emperature ECAP and cold rolling .Chin J Mater Res, 2008, 22( 3) :303 ( 付文杰, 赵西成, 杨西荣, 等.室温 ECAP 和冷轧复合变形工业纯钛的组织和性能.材料研究学报, 2008, 22( 3) :303) [ 7] Zhao X C, Fu W J, Yang X R, et al.Microstructure and properties of pure titanium processed by equal-channel angular pressing at room t emperature.S cripta Mater, 2008, 59:542 [ 8] Yang X R, Zhao X C, Fu W J .Deformed microstructures and mechanical properties of CP-Ti processed by multi-pass ECAP at room t emperature using a 120°die.Rare Met Mater E ng, 2009, 38( 6) :955 [ 9] Iw ahashi Y, Wang J, Horita Z .Principle of equal channel angular pressing f or the processing of ultrafine grained mat erials.S cripta Mater, 1996, 35:143 [ 10] Li J P .S tudy on microstructure properties f or ultrafine alloy using ECAP .J Jiangxi Norm U niv , 2006, 30( 1) :38 ( 李建萍.等通道转角挤压超细化合金组织性能的研究.江西师范大学学报, 2006, 30( 1) :38) [ 11] Sitdikov O, S akai T, Goloborodko A, et al.Grain fragmentation in a coarse-grained 7475 Al alloy during hot def ormation. S cripta Mater, 2004, 51( 2) :175 [ 12] Agnew S R, Mehrotra P, LilloI T M, et al.Texture evolu tion of five w rought magnesium alloys during rout e a equal channel angular ex trusion:experiments and simulations.Acta Mat er, 2005, 53( 11) :3135 ( 下转第 1146 页) 第 9 期王成等:室温 Υ=120°等径弯曲通道变形工业纯钛的力学性能 · 1141 ·

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