近几十年来,世界各国都积极研究获得亚微米和纳米级超细晶的方法,强塑性变形技术是其中方法之一,其主要包括:等通道转角挤压(ECAP)、反复侧挤压、累计叠轧法等。ECAP技术是在研究钢的变形织构和微观组织时,为了获得纯剪切应变而开发的工艺,经过近20年的发展,ECAP技术已逐步发展成为一种制备三维大尺寸的致密超细晶块材料的有效方法。在聚能装药与爆炸成形弹丸,使用具有高密度、高声速和高延展性的纯铜。超细晶、纳米晶的发展为提高纯铜强韧性提供了一条切实可行的方向,由于超细晶纯铜材料其优良的综合性能,具有很高的应用价值。但是,温度对纯铜等通道挤压的组织演变的研究还不多见。升高温度可以提高纯铜的变形能力和流动性,减小挤压力,提高挤压效率,降低生产成本。因而,本文研究室温、160、200、250℃下,纯铜ECAP多个挤压道次后微观组织的演变过程,评价其晶粒细化效果。
试验材料为Φ10mm的退火态工业纯铜(99.7wt%)棒材。所使用的ECAP模具内角准=90°,外角Ψ=60°。在室温进行ECAP挤压时,润滑剂选用的是20﹟机油,挤压道次为2、4、6、8、10、12、14、16;在高温下进行ECAP变形温度为160、200、250℃,润滑剂选用的是20﹟机油和石墨的混合物。
在室温下ECAP,纯铜退火态在剪切力的作用下裂化为细小的亚晶;随挤压道次的增加,亚晶继续变形,形成大角度界面的等轴组织,使晶粒逐渐细化。随着挤压道次的增加,硬度值逐渐升高,最后趋于饱和。在ECAP过程中,从室温到250℃,随着挤压温度的升高,晶粒的尺寸明显减小,晶粒细化效果更显著。