大塑性變形材料及變形機(jī)制研究進(jìn)展

1、一畫(huà)糍 有色合金及壓鑄大塑性變形材料及變形機(jī)制研究進(jìn)展路君,靳麗,曾小勤,丁文江(上海交通大學(xué)輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心,上海200030摘 要:大塑性變形技術(shù)(SPD具有將鑄態(tài)粗晶金屬的晶粒細(xì)化到納米量級(jí)的巨大潛力。 綜述了SPD技術(shù)的分類(lèi)、優(yōu)勢(shì)及其存在問(wèn)題;介紹了材料在SPDhv工過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn), 指出如果超塑性成形能夠在鎂合金等中得到成功的應(yīng)用,則可大大拓寬其實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域;描述 了SPD細(xì)化鋁、鎂、鈦等合金后的微觀組織、塑性變形機(jī)制與力學(xué)性能,最后對(duì)大塑性變形技 術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望.關(guān)鍵詞:大塑性變形;鋁;鈦;鎂合金;微觀組織;力學(xué)性能;變形機(jī)制中圖分類(lèi)號(hào):TGl46.2文

2、獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-3320(200801-0032-05Deformation Mechanism of Severe Plastic Deformation AlloyLU Jun,JIN Li,ZENG Xiaoqin,DING Wendiang(National Engineering Research Center of Light Alloy Net Forming,Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030,ChinaAbstract:Severe plastic deformation(SPDis an effect

3、ive route to refining coarsegrain size into nanometer regime,the SPD technical classification.advantage and it existence problem are reviewed.The characteristics of the organization of material which change within processing in the SPD is introduced,also poims out superplasticity can get a successfu

4、l application in the magnesium alloy ete.,which may greatly open up its practical application domain;then describes the organization,the plasticdeformation mechanism and mechanics properties of AlMg,Ti Mloy after SPD,finally further improvements and applications of SPD material are put forward.Key w

5、ords:Severe plastic deformation;Aluminum;Titanium;Ultrafine grained magnesium alloy; Microscopic organization;Mechanical properties;Deformation mechanism大塑性變形法(S e v e r e P l a s t i c Deformation,SPD具有將粗晶材料的晶粒細(xì) 化到納米量級(jí)的巨大潛力,是近年來(lái)逐步發(fā)展 起來(lái)的一種獨(dú)特的超微粒子(納米晶和亞微晶 金屬及其合金材料制備工藝。它是指材料處于 較低的溫度(通常低于0.4Tm環(huán)境中,在大 的外

6、部壓力作用下發(fā)生劇烈塑性變形,從而將 材料的晶粒尺寸細(xì)化到亞微米或納米量級(jí)的一 種工藝。強(qiáng)應(yīng)變大塑性變形可以在低溫條件下 使金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)得到明顯的細(xì)化,從而大 大提高其強(qiáng)度和韌性。SPD法細(xì)化晶粒的原因 在于這種工藝能大大促進(jìn)大角度晶界的形成。 本文綜述了SPD法制備材料的常用方法,分析l32l 2008年第l期 了材料在SPD加工過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)及其 SPD細(xì)化合金的微觀組織與力學(xué)性能,并在此 基礎(chǔ)上論述了大塑性變形法的實(shí)際應(yīng)用,指出 了當(dāng)前研究中存在的主要問(wèn)題,并展望了大塑 性變形的應(yīng)用前景。SPD技術(shù)能將粗晶材料有效地細(xì)化到亞微 米甚至納米尺度范圍,而且獲得的SPD納米結(jié) 構(gòu)材

7、料具有結(jié)構(gòu)致密、組織均勻、顆粒細(xì)小、 界面清潔等諸多優(yōu)點(diǎn),因而在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用 領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。大塑性變形被認(rèn)為 是塊體金屬實(shí)現(xiàn)納米化最為有效的途徑之一。1SPD技術(shù)分類(lèi)及其存在問(wèn)題大塑性變形材料及變形機(jī)制研究進(jìn)展路君等SPD法有兩種:等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAE 和大扭轉(zhuǎn)塑性應(yīng)變法(SPTS。最近幾年,SPD 技術(shù)得到了迅速的發(fā)展,出現(xiàn)了一些大塑性變 形工藝:往復(fù)擠壓(Reciprocating Extrusion, RE、等通道轉(zhuǎn)角擠壓(Equal Channel Angular Extrusion,ECAE、高壓扭轉(zhuǎn)變形(High Press and Torsion,HPT、疊軋(A

8、ccumulative Roll Bonding,ARB、反復(fù)折皺一壓直(Repetitive Corrugation and Straightening,RCS、攪拌摩 擦加工(Friction Stir Processing,FSP等。大 量的研究表明,SPD法可有效地將多晶材料的 晶粒尺寸細(xì)化至微米尺度以下。目前已開(kāi)發(fā)的 SPD工藝中有3種晶粒細(xì)化機(jī)制:形交誘導(dǎo)晶粒 細(xì)化、熱機(jī)械變形細(xì)化晶粒和形變組織再結(jié)晶 導(dǎo)致晶?；K體超細(xì)晶粒材料由于具有大量 與眾不同的特性,可做超高強(qiáng)度材料和超塑性 材料等,廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。大工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)超細(xì)晶材料是全球金屬工業(yè) 追求的核心技術(shù)之一。用傳

9、統(tǒng)加工技術(shù),例如軋 制、鍛造和擠壓等方法產(chǎn)生大塑性形變來(lái)細(xì)化晶 粒有很多問(wèn)題,其中最基本的問(wèn)題是在獲得足以 生成細(xì)晶(微米級(jí)或超細(xì)晶(亞微米級(jí)的大塑 性形變后工件的尺寸至少在一個(gè)尺度上變得很 小,從而限制了材料的實(shí)用價(jià)值。通過(guò)大塑性 形變細(xì)化顯微結(jié)構(gòu)是生產(chǎn)超細(xì)晶金屬結(jié)構(gòu)材料 的有效方法。到目前為止,在結(jié)構(gòu)鋼和低合金 鋼,鋁、鈦、銅、鎳、鎂金屬及合金等諸多材料 中利用大塑性形變已獲得亞微米級(jí)超細(xì)晶顯微 結(jié)構(gòu),并有小規(guī)模成功應(yīng)用于醫(yī)療器械和體育 器材等領(lǐng)域的實(shí)例。為克服傳統(tǒng)工藝施加大塑 性形變的困難而開(kāi)發(fā)的ECAE、ARB等方法在 原則上可用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),但在工藝設(shè) 計(jì)、生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率以

10、及應(yīng)用范圍等方面 還有很多問(wèn)題,工業(yè)開(kāi)發(fā)價(jià)值有限。2SPD,Jfl工過(guò)程中材料的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn) 在SPD加工過(guò)程中,變形體中的晶粒和晶 界都會(huì)參與變形。由于低溫條件下晶粒內(nèi)部較 晶界更易變形,最初的形變主要發(fā)生在晶粒 內(nèi)部,隨著變形的增加,晶界也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)或 滑動(dòng)。塊體材料在SPDJI工過(guò)程中晶粒的細(xì)化 機(jī)制及模擬、非平衡態(tài)晶界的形成、變形織構(gòu) 的空間分布及再結(jié)晶遺傳行為是目前SPD技術(shù) 的研究重點(diǎn)。這些研究不僅可以揭示SPD材料 的組織與性能的關(guān)系,而且可以加深對(duì)SPD變形機(jī)制的認(rèn)識(shí),進(jìn)而指導(dǎo)SPD工藝的改進(jìn)與提高。2.1晶粒細(xì)化細(xì)化晶粒不僅可以提高材料的強(qiáng)度,而且還可以改善塑性,一直是金屬結(jié)

11、構(gòu)材料的研究熱點(diǎn)。細(xì)化晶粒是改善材料性能的有效手段,傳統(tǒng)的壓力加工技術(shù)(如軋制、擠壓、拉拔和鍛造等可以細(xì)化晶粒(微米量級(jí)。納米結(jié)構(gòu)金屬由于具有很小的晶粒尺寸(20-500nm和獨(dú)特的缺陷結(jié)構(gòu),從而表現(xiàn)出優(yōu)異的物理、力學(xué)性能。2.2大角晶界一般認(rèn)為相鄰晶粒的取向差大于150的晶界是大角晶界。許多研究表明,SPD材料在塑性變形過(guò)程中其晶粒不斷地側(cè)傾和轉(zhuǎn)動(dòng),逐漸形成大角晶界12J。Rybin3】認(rèn)為經(jīng)過(guò)大塑性變形后,形變誘導(dǎo)晶界的最大晶界取向差可以由公式萬(wàn)。動(dòng)0一占o(jì)計(jì)算。式中:A和占。是實(shí)驗(yàn)測(cè) 得的常數(shù),s為材料經(jīng)歷的塑性變形量,s?？梢砸暈橛捎谒苄宰冃螌?dǎo)致亞晶界的基本應(yīng)變量。公式表明形變量越大,

12、形變誘導(dǎo)晶界的取向差越大,納米晶塊體SPD材料中的大角晶界正是強(qiáng)烈塑性變形的結(jié)果。在變形晶界處存在晶格畸變和大量的缺陷,比如塞積位錯(cuò)和空位等,會(huì)在晶界處產(chǎn)生殘余應(yīng)力。在隨后的低溫再結(jié)晶退火過(guò)程中,晶格畸變和缺陷得到恢復(fù),晶界在遷移過(guò)程中吸收位錯(cuò),會(huì)促使SPD材料中的晶界角度進(jìn)一步加大。所以,低溫再結(jié)晶退火可以增大納米/超細(xì)晶塊體SPD材料中大角晶界的比例。2.3變形織構(gòu)在SPD加工過(guò)程中,多晶體的晶粒會(huì)逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)較一致的晶粒取向,形成變形織構(gòu)?？棙?gòu)的類(lèi)型及強(qiáng)度與具體的加工工藝有直接的關(guān)系。比如,HPT材料具有絲織構(gòu),ECAE材料具有復(fù)合織構(gòu)引,而ARB和MSCR材料具有強(qiáng)烈的板織構(gòu)【釗。變

13、形織構(gòu)一般會(huì)在隨后的再結(jié)晶退火過(guò)程中遺傳給新晶粒,形成再結(jié)晶織構(gòu)。 .塊體納米/超細(xì)晶SPD材料中通常具有較鋒銳的變形織構(gòu),會(huì)強(qiáng)烈地影響材料的組織與性能。采用MSCR工藝加工CrMoV鋼板,變形量20。8年第-期I 33一畫(huà)黼超過(guò)75%時(shí),鋼帶中的板條馬氏體組織會(huì)呈定向 平行排列,形成(100織構(gòu)取向帶嵌于(111基體 中的一種片層狀結(jié)構(gòu)。片層結(jié)構(gòu)中馬氏體板條間 距約為90nm。這種組織在未退火時(shí)已具有超高 強(qiáng)韌性,并且對(duì)裂紋和應(yīng)力腐蝕都不敏感,也沒(méi) 有一般超高強(qiáng)度鋼的低溫脆斷問(wèn)題鍆。目前,對(duì) SPD材料的變形織構(gòu)的研究還比較少,有必要 進(jìn)一步加強(qiáng)這方面的工作引。2.4硬度及熱穩(wěn)定性在SPD擠

14、壓過(guò)程中,不僅晶粒細(xì)化,而且 材料處于非平衡態(tài),缺陷密度和內(nèi)應(yīng)力明顯提 高,因此材料的硬度大幅度提高。傳統(tǒng)的冷加工變形再結(jié)晶溫度隨應(yīng)變量的 增加而降低。納米結(jié)構(gòu)材料由于高密度缺陷的 存在,如晶界和位錯(cuò),往往熱穩(wěn)定性不高:而 SPD納米結(jié)構(gòu)材料卻表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性。 經(jīng)5道高壓扭轉(zhuǎn)變形,平均晶粒尺寸僅為150nm 的工業(yè)純鐵和商用純鈦5】在高于400退火過(guò) 程中晶粒開(kāi)始長(zhǎng)大,但是520和500退火 過(guò)程中,晶粒尺寸均一且分別只有400nm和 800nm;而傳統(tǒng)冷軋工藝中它們的再結(jié)晶溫度 比較低,在520退火過(guò)程中平均晶粒尺寸就 高達(dá)10pm。先經(jīng)等通道角溫?cái)D壓、后冷軋的 170nm純鈦也表現(xiàn)出

15、良好熱穩(wěn)定性,在400退 火時(shí)韌性得到提高,而其強(qiáng)度沒(méi)有明顯降低6】。 這些現(xiàn)象可用SPD超細(xì)材料晶粒粗化模型 來(lái)解釋。超細(xì)材料晶粒長(zhǎng)大的動(dòng)力學(xué)與非平衡 晶界有關(guān),此非平衡晶界控制著晶粒長(zhǎng)大的驅(qū) 動(dòng)力和晶界的遷移率,其關(guān)系可用下式表示:阢 % d=MxP,p豺胙囂,盧夠/d式中:d為晶粒尺寸,M為晶界原子的遷移 率,D6為溫度r下的擴(kuò)散系數(shù),足為Bohzmann 常數(shù),為晶粒長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力,口為原子體積,萬(wàn) 為晶界厚度,廠為界面張力。提高擴(kuò)散率和高密 度晶界缺陷的非平衡晶界能,將有利于晶粒長(zhǎng) 大;但在退火加熱過(guò)程中,由于活躍的晶界擴(kuò) 散會(huì)使非平衡晶界回復(fù)加劇,從而使得晶界遷 移驅(qū)動(dòng)力驟減,并導(dǎo)致隨

16、后SPD納米結(jié)構(gòu)材料 的熱穩(wěn)定性提高。3SPD細(xì)化合金的微觀組織與力學(xué)性能 SPD材料組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:超細(xì)晶粒,純 34l 2008年第期 金屬材料平均晶粒尺寸一般150300nrrl,合 金的可能更小;高密度的位錯(cuò)和點(diǎn)缺陷;形成 低能位錯(cuò)結(jié)構(gòu)(LEDS、位錯(cuò)界面及亞晶界;平 衡晶界和非平衡晶界共存:晶粒細(xì)化過(guò)程是通 過(guò)連續(xù)動(dòng)態(tài)回復(fù)再結(jié)晶(CDRR。SPD技術(shù)已經(jīng) 成功地應(yīng)用于鋁、鎂、鈦、鋼和銅等材料,細(xì) 化了晶粒并顯著地提高了強(qiáng)度。3.1鈦及其合金方面由ECAE加冷軋制成的納米純鈦,其屈服強(qiáng) 度和抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到940MPa和1040MPa, 保持12.5%的好塑性;而粗晶純鈦的屈服強(qiáng)度 和

17、抗拉強(qiáng)度分別為380MPa和460MPa。采用扭轉(zhuǎn)并拉伸的加載方式處理鈦合金, 可在試樣橫截面甚至整個(gè)長(zhǎng)度上獲得更加均勻 的片狀轉(zhuǎn)變組織:而且發(fā)現(xiàn),通過(guò)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 和相變,具有片狀組織的合金在大塑性變形之 后可獲得微米級(jí)和亞微米級(jí)的組織,進(jìn)一步觀 察還發(fā)現(xiàn)晶粒中存在大量的位錯(cuò)¨】。通過(guò)改變 晶粒形狀和尺寸可形成不同的細(xì)晶組織,其中 具有細(xì)碎狀形貌納米組織的純鈦,其強(qiáng)度和疲 勞極限是加工前的2倍,水平達(dá)到高強(qiáng)鈦合金的 水平。對(duì)高壓扭轉(zhuǎn)變形(TSHP/HPT的研究Is表明,強(qiáng)烈的剪切變形使晶粒破碎嚴(yán)重,獲得 了100nm的晶粒尺寸,真應(yīng)變達(dá)N478】。但 其試樣為直徑很小的圓片狀(直徑為

18、10mm,厚 度小于l mm,不能制得大塊材料。因此,目 前僅作為一種研究方法在使用,實(shí)用困難。 3.2鋁及其合金方面室溫累積疊軋(RTARB制備超細(xì)晶純 鋁引,具有比較均勻的顯微組織和較高的伸長(zhǎng) 率,綜合力學(xué)性能較好。李永霞等10研究了在 大塑性變形過(guò)程中超細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理, 首次提出通過(guò)晶界上存在的微小化合物在變形 前后的分布變化情況來(lái)研究大塑性變形過(guò)程中 晶粒細(xì)化、晶界變化的機(jī)理。鋁合金(1100,2024,3004,5083,606l, 7075通過(guò)ECAEjJi:I工的強(qiáng)度可以在135%430%范圍內(nèi)提高。ll 00鋁合金含合金成分最低,粗 晶的屈服強(qiáng)度只有36MPa,經(jīng)ECAE

19、加工后可 提高>400%,達(dá)到190MPa。粗晶7075合金的 屈服強(qiáng)度只有200MPa,經(jīng)ECAE加工后可提高 >230oA,達(dá)N470MPa,比單獨(dú)ECAE加工時(shí) 效后的強(qiáng)度要高很多。所以鋁合金通過(guò)ECAE加大塑性變形材料及變形機(jī)制研究進(jìn)展路君等工后都保持lO%25%的好塑性,經(jīng)ECAE和固溶、時(shí)效處理共同作用,7075鋁合金可獲得異常高的強(qiáng)度700MPa。在等徑角擠壓ECAE的早期階段12-le,變形體中形成亞晶粒,隨著變形 量的增加,晶粒間的位向差增大,最終形成由 大角度晶界構(gòu)成的超細(xì)晶粒。用ECAE法能達(dá) 到的晶粒度很小,可達(dá)到納米級(jí),可得到塊材 料12-IS】。但是EC

20、AE的效率很低,因此,目前 仍然停留在試驗(yàn)室的小樣品階段。研究人員在 此基礎(chǔ)上又開(kāi)發(fā)出旋轉(zhuǎn)式ECAE和連續(xù)多級(jí)式 ECAE裝置。3.3鎂合金方面大塑性變形過(guò)程中鎂合金晶粒細(xì)化機(jī)制可 以定義為連續(xù)動(dòng)態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶。變形初期產(chǎn) 生大量位錯(cuò),位錯(cuò)會(huì)形成位錯(cuò)界面或亞晶界結(jié) 構(gòu),并進(jìn)一步演化為大角度晶界,在這一過(guò)程 中合金晶粒被細(xì)化。降低變形溫度后,細(xì)小的 晶粒內(nèi)部位錯(cuò)密度增加,位錯(cuò)交互作用形成新 的位錯(cuò)界面和亞晶界,隨著變形道次增加,變 形后的合金中含有高比率的位錯(cuò)胞和亞結(jié)構(gòu),位 錯(cuò)胞和亞結(jié)構(gòu)逐漸形成新的小角度晶界和大角 度晶界,晶粒進(jìn)一步細(xì)化。對(duì)鎂合金而言,隨著晶粒的細(xì)化,鎂合金的 強(qiáng)度與晶粒大小的

21、關(guān)系存在兩種情況:Hall-Petch 關(guān)系和反Hall-Petch關(guān)系。金屬及合金細(xì)化到10nm 以下時(shí)才會(huì)出現(xiàn)反Hall.Petch關(guān)系,圖1解釋了納米 級(jí)金屬出現(xiàn)反HallPetch關(guān)系的原因是晶界比率增 加和變形過(guò)程中晶界發(fā)生滑動(dòng)。Hall-Petch關(guān)系的 試驗(yàn)表明,與鋁合金相比,鎂合金晶粒細(xì)化對(duì)強(qiáng)度 和塑性的提高更明顯。Akihiro等17】研究發(fā)現(xiàn),晶 粒細(xì)化使抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度提高,并發(fā)現(xiàn)擠壓溫 度越高,材料的晶粒越大。利用該工藝對(duì)純鎂的研 究也得到,晶粒顯著細(xì)化提高了室溫強(qiáng)度和延展 性。反Hall-Petch關(guān)系的結(jié)果表明:隨著ECAE道次 數(shù)的增加,晶粒顯著細(xì)化(第一道次的

22、細(xì)化能力最 強(qiáng),伸長(zhǎng)率明顯增加,但是屈服強(qiáng)度卻低于沒(méi)有 進(jìn)行ECAE前,認(rèn)為這是由于大塑性變形過(guò)程中的 織構(gòu)演變?cè)斐傻慕Y(jié)果。一方面,鎂在室溫下主要是 (0001基面產(chǎn)生滑移,在擠壓過(guò)程中,基面朝平行 于擠壓的方向旋轉(zhuǎn),意味著基面上滑移困難,強(qiáng)度 高;另一方面,大塑性變形中的大應(yīng)變硬化使2"3個(gè)滑移面激活旋轉(zhuǎn)到有利于滑移的方向,從而使強(qiáng) 度降低,延展性升高。tR翅簿察(晶粒尺寸-I/2-圖1不同晶粒尺寸范圍O腫,u m及nm金屬及合金屈服強(qiáng)度與晶粒大小關(guān)系的示意圖3.4超塑性變形機(jī)制SPD使合金晶粒細(xì)化,隨晶粒尺寸變小,裂紋在晶界的擴(kuò)展的臨界應(yīng)力上升18】。以細(xì)晶鎂合金的變形機(jī)制

23、68;】為例,存在一臨界晶粒尺寸,大于該尺寸的發(fā)生晶格擴(kuò)散,小于該尺寸時(shí)為晶界擴(kuò)散控制著晶界滑移。文獻(xiàn)【20指出細(xì)晶鎂合金(扣l pm好像無(wú)孿生變形,而在d-15pm的材料 中則顯示出孿生變形。超塑性的基本方程為:s確(等(剞謝Do exp(一齋 式中,p為與速度控制過(guò)程有關(guān)的激活能。通過(guò)對(duì)AZ61(d=17“m的超塑性變形研究,應(yīng)變速率敏感系數(shù)腳>O.5,表明GBS為超塑性流動(dòng)的主要變形過(guò)程。Q在523A一573K范圍內(nèi)為90kJ/tool,接近于鎂的晶界擴(kuò)散激活能(135kJ/m01,表明AZ61中的主要變形機(jī)制為GBS,滑移為其協(xié)調(diào)變形機(jī)制,在523-,-573K范圍內(nèi)為晶界擴(kuò)散控

24、制,598"-673K范圍內(nèi)為晶格擴(kuò)散控制。另外,細(xì)晶鎂基材料展現(xiàn)出高應(yīng)變速率占lO。Vs及低溫下的超塑性(不大于473K。d=1.2pm的PMZK61合金在573K、薩100/s時(shí),dm.。=432%。文獻(xiàn)指出在熱軋過(guò)程中的晶粒細(xì)化可以有效增強(qiáng)AZ61合金的超塑性。ECAE變形過(guò)程與超塑性變形過(guò)程中微觀組織演變的過(guò)程有一定的區(qū)別,在超塑性變形過(guò)程中由于較低的變形速率及較高的變形溫度,位錯(cuò)能夠較好的形成小角度晶界和大角度晶界,從而細(xì)化晶粒,在ECAE變形過(guò)程中,由于變形速率較快,通常會(huì)在變形初期形成位錯(cuò)界面和混亂排列的亞結(jié)構(gòu),只有經(jīng)過(guò)多道次變形才能獲得均勻的再結(jié)晶組織。目前,低溫超塑

25、性(LTsP和高應(yīng)變速率超塑z。os年第期l 35畫(huà) 查量己。三.二.一 Foundry Engineering性(HSRSP成為細(xì)晶材料最有可能的應(yīng)用發(fā)展方 向。文獻(xiàn)zt】指出,減小晶粒尺寸,可以獲得低溫 超塑性或高應(yīng)變速率超塑性。越來(lái)越多的研究表 明淪。朝,具有亞微米乃至納米級(jí)超細(xì)晶的材料有 可能在更低的溫度下實(shí)現(xiàn)超塑性,或者使超塑變 形速率得到大幅度提高,即實(shí)現(xiàn)高應(yīng)變速率超塑 性,這對(duì)于塑性變形能力較差的密排六方晶格的 鎂合金實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。4結(jié)束語(yǔ)大塑性變形制備納米結(jié)構(gòu)金屬拓寬了傳統(tǒng)塑性 加工技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,不僅使傳統(tǒng)材料的性能獲得 大幅度的提高,還可以開(kāi)發(fā)新材料,這有利于

26、節(jié)省 資源,保護(hù)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展。從目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來(lái)看,要在工業(yè)上 廣泛應(yīng)用大塑性變形技術(shù),還需要對(duì)以下問(wèn)題進(jìn) 行更深入的研究:1進(jìn)一步研發(fā)出制備UFG金屬和合金的經(jīng)濟(jì) 可行的連續(xù)生產(chǎn)工藝:2進(jìn)一步制備出強(qiáng)度與塑性?xún)?yōu)異結(jié)合的各種 高強(qiáng)韌UFG和合金;3研究SPD誘導(dǎo)固態(tài)相變,原位生成納米顆 ?；蚣{米結(jié)構(gòu);4開(kāi)展結(jié)合晶粒細(xì)化及其他強(qiáng)化的綜合強(qiáng)化 的研究;5組織結(jié)構(gòu)(包括晶粒、第二相、顆粒和納 米結(jié)構(gòu)等穩(wěn)定性的研究;6大力推進(jìn)UFG金屬材料在工業(yè)等各領(lǐng)域中 的應(yīng)用。參考文獻(xiàn):【1】lluang J Y,Zhu Y T,et a1.Acta Mater,2001,49:1497. 【

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28、ev 0.A rel ati on shi P mechani cal properti s,microst ructure and parameters of thermomechanical Proce s sing under complex loading conditions in titanium alloy Ti一6.5AI一 3.5Me-1.6Zr-0.27Si【J】.Gorynin I V,Ushkov S S.Ti tanium 99Seionce and Techn0109y。St.36l z008年第期Petersburg.RUAAIA:CRISM“Prometey”,

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