【摘 要】
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等通道转角挤压（Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP）是一种在模具通道转角处,依靠剧烈的纯剪切变形来制备超细晶（Ultra-fine Grained,简称UFG）块体材料的特有加工工艺。本文实验前期采用DEFORM有限元模拟软件,对高纯钛在经过模具转角处时变形件所受的挤压力变化、金属塑性流动情况、等效应变分布等进行分析。根据有限元模拟结果可知,纯钛ECAP过程
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等通道转角挤压（Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP）是一种在模具通道转角处,依靠剧烈的纯剪切变形来制备超细晶（Ultra-fine Grained,简称UFG）块体材料的特有加工工艺。本文实验前期采用DEFORM有限元模拟软件,对高纯钛在经过模具转角处时变形件所受的挤压力变化、金属塑性流动情况、等效应变分布等进行分析。根据有限元模拟结果可知,纯钛ECAP过程中挤压力呈先增大后减小趋势;金属流动过程中,等效应力最大集中区域位于模具通道拐角处,拐角处最大等效应力也呈现先增大后减小趋势;组织伸长方向与挤出方向大约成40°角,最大应力区域集中在模具转角处,与挤出方向成63°。后期利用自主设计的内角为120°,外接圆角为20°的圆形通道模具,成功地完成了高纯钛135路径4道次变形和Bc路径8道次变形。通过OM、EBSD、DSC、硬度检测手段,分析ECAP变形试样的显微组织以及材料力学性能的变化趋势。研究了纯钛多道次ECAP变形机理、组织细化过程,以及不同退火温度对纯钛组织演变过程的影响。主要得出了以下结果:（1）高纯钛挤压一道次后组织内部出现大量孪晶,孪生作用在形成纤维状织构中起关键作用。对比前4道次,X面晶粒均呈现等轴状且无明显方向,Y面出现致密的纤维状组织,Bc路径4道次和135路径4道次挤压后晶粒的平均尺寸分别为2.82μm和2.36μm,组织中大角度晶界比例分别为22.3%和25.9%,135路径变形试样的细化效果优于Bc路径;经ECAP挤压后,纯钛α→β相变点的变化由不同路径挤压导致的内应力循环和组织的细密程度共同影响。（2）Bc路径8道次比BC路径4道次晶粒更细小,纤维组织具有明显的择优取向。晶粒尺寸主要分布在0.56～17.48μm,平均晶粒尺寸达到0.94μm;Bc路径8道次组织中大角度晶界占比例达到了 28.6%。（3）在500-700℃退火过程中,再结晶晶粒沿着变形带形核生长,135路径仍保持细小状态,而Bc路径下再结晶晶粒长大现象严重,135路径变形件组织的热稳定性优于Bc路径;两种路径的变形态试样在700℃退火后硬度大幅下降,135路径4道次试样硬度由172.7HV降至122.7HV,Bc路径4道次试样硬度由164.3HV降至119.5HV。Bc路径8道次试样硬度由180.9HV降至125.2HV。
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