超細(xì)晶純銅的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究.pdf

1、相比于粗晶材料，在超細(xì)晶尺寸范圍內(nèi)，材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能與尺寸大小成反比。通過等通道角擠壓(ECAP)的新技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)材料的超細(xì)化，提高其強(qiáng)塑性，研究超細(xì)晶材料在高應(yīng)變速率下的組織演變、力學(xué)性能和絕熱溫升，進(jìn)而從微觀結(jié)構(gòu)的演變來建立材料的動(dòng)態(tài)粘彈塑性本構(gòu)方程，為超細(xì)晶純銅材料在極端條件下的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　 本課題采用99.97wt％的工業(yè)無氧純銅，通過ECAP方法，進(jìn)行1-8道次的擠壓來進(jìn)行晶粒細(xì)化。通過分離式霍普金森壓

2、桿(SHPB)進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，選擇三種高應(yīng)變率1000 s-1，1200 s-1，1700 s-1進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行了應(yīng)變率為10-4 s-1的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)做為對(duì)比，采用金相電子顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)來觀察晶粒微觀結(jié)構(gòu)及組織演變。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨擠壓道次的增加純銅晶粒尺寸呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，第1道次降低最為明顯，從原來的60μm降到0.4μm，經(jīng)過8道次ECAP擠壓后，形成大

3、量等軸超細(xì)晶組織。準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能結(jié)果顯示，強(qiáng)度隨擠壓道次的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，4道次達(dá)到最大值(449MPa)。對(duì)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能結(jié)果研究顯示，純銅表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變率硬化現(xiàn)象，8道次在1700s-1時(shí)流動(dòng)應(yīng)力達(dá)到1245MPa。相對(duì)于退火態(tài)，超細(xì)晶純銅的應(yīng)變率敏感性升高，由原來的0.0058上升到0.042，對(duì)高應(yīng)變率作用后的組織觀察發(fā)現(xiàn)，純銅材料中產(chǎn)生大量的位錯(cuò)和孿晶組織，并且在高道次材料中出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象。對(duì)Johnson-Cook經(jīng)