【摘 要】
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由于铝及铝合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好、导电导热性优良、塑性和加工性能好、成本低等一系列的优点,在航空航天、交通运输、电子电器及能源动力方面均有着广泛的应用。近些年来,金属材料晶粒尺寸的减小会带来很多优异的力学、物理性能,这使世界各国越来越多的学者致力于细晶材料的研究工作,尤其是在材料的制备工艺和力学性能的研究上。等径通道挤压（Equal Channel Angular Pressing-
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由于铝及铝合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好、导电导热性优良、塑性和加工性能好、成本低等一系列的优点,在航空航天、交通运输、电子电器及能源动力方面均有着广泛的应用。近些年来,金属材料晶粒尺寸的减小会带来很多优异的力学、物理性能,这使世界各国越来越多的学者致力于细晶材料的研究工作,尤其是在材料的制备工艺和力学性能的研究上。等径通道挤压（Equal Channel Angular Pressing-ECAP）因其晶粒细化效果显著,能够制备组织均匀、致密的细晶材料的优点,成为了制备块体细晶材料的一种热门技术。本文在有限元模拟的基础上,以工业用退火1060纯铝为实验材料,利用等径通道挤压技术制备了细晶纯铝,系统的研究了室温下细晶纯铝的准静态压缩和拉伸力学性能以及微米尺度下的力学性能,并通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察了等径通道挤压过程中纯铝的微观组织变化。研究结果表明:等径通道挤压纯铝的屈服应力和流动应力随着挤压道次的增加逐渐增大,大约在4道次以后,纯铝的屈服应力基本达到最大,随着后续挤压道次的增加,材料的屈服应力没有明显的变化,晶粒尺寸基本不再细化,但会使得材料内部的组织更加均匀;拉伸力学性能表明,随着挤压道次的增加,纯铝的抗拉强度增加韧性降低,在经过一道次挤压后纯铝的抗拉强度明显增加,韧性大幅下降;573K下短时退火使挤压后的纯铝韧性大幅增加,强度下降,通过调整退火工艺,有可能获得强度与韧性兼得的材料;纯铝的硬度由原始的26.33HV增加至八道次挤压后的50HV;挤压八道次的纯铝在微米尺度下的硬度为0.605Gpa,弹性模量为84.454Gpa;拉伸试样的断裂方式也随挤压道次的增加由韧性断裂向韧性-脆性混合断裂转变;电子背散射衍射结果表明,随着等径通道挤压道次的增加,纯铝的晶粒尺寸呈现细化的趋势,一道次挤压后,晶粒大多呈条带状分布,带宽大约为2-4微米,八道次的挤压过后,等轴晶的晶粒基本形成,晶粒尺寸被细化至约为1微米,大角度晶界的比例提高;TEM分析发现大塑性变形后,材料内部位错密度大幅升高并形成缠结,位错缠结阻碍可动位错的运动,使材料的强度提高。
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