晶粒细化是提高材料强度的一种有效方法,研究表明当晶粒细化到1μm后,材料将表现出一系列不寻常的物理、化学和力学性能。制备超细晶材料的工艺方法众多,大塑性变形法由于具有能够制备出大块、致密材料且工艺简单、成本低廉等诸多优点而日益引起人们的重视。叠轧技术是细化常规晶粒尺寸至亚微米级甚至纳米级晶粒尺寸最具工业化应用前景的技术之一,以异步叠轧为加工方式的大塑性变形法是一种能够强烈的细化晶粒,优于常规叠轧,且能大大提高产品精度的轧制方法。 本文对超细晶、大塑性变形技术、异步轧制目前国内外研究进行了详细的介绍;对异步叠轧方法制备超细晶铜工艺做了较为细致的研究:解决界面复合问题;在压下率、异步比、轧制速度等轧机控制参数固定条件下,探讨了均匀化退火工艺、去应力退火工艺和轧制方式对异步叠轧材料力学性能的影响,并进行了分析,制定出符合实验要求的轧制工艺。研究表明:在异步比为1.08,轧制速度为100r/min,每道次压下量50%的轧机控制参数下,异步叠轧制备超细晶铜工艺为:600℃保温60分钟均匀化退火工艺下,每轧制两道次进行一次去应力退火,去应力退火温度130℃,保温30分钟。 尝试不同再结晶退火制度,分析了在不同再结晶退火制度下组织演变的规律,确定了在不同的变形量下,既可消除加工硬化,又生成均匀细小晶粒的去应力退火制度。在制得超细晶铜情况下,初步分析了材料的力学性能的改变。 研究表明:异步叠轧是一种有效的制备超细晶方法,在真应变3.1—3.9范围通过不同的再结晶退火制度可以制备尺寸200—500nm的超细晶,与600℃保温时间60分钟未轧制的铜比较,最高抗拉强度提高1.24倍;最高屈服强度提高6.65倍,明显提高了材料的力学性能。 而晶粒最终细化程度取决于轧前晶粒的尺寸、轧制变形量和再结晶退火工艺。