强磁场退火对低温ECAP制备超细晶1050合金的晶粒长大行为的影响

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本文采用光学显微镜、电子扫描显微镜、透射电镜和硬度测试等方法,研究铸态及轧态1050合金经低温等倾角挤压变形8道次试样在不施加和施加12T强磁场退火的组织和性能变化。主要得出了以下结果:原始铸态组织为粗大的柱状晶,原始轧态组织为沿轧制方向平行排列的变形纤维组织,经ECAP反复挤压可使纯铝组织获得显著细化,随ECAP变形道次的增加,挤压流线越来越细,挤压8道次后均获得了等轴细晶组织,晶粒尺寸分别为0.9μm和0.7μm。1道次ECAP变形后材料的硬度增加130%,之后硬度的增加趋势明显变缓,原始轧制态试样经ECAP不同道次变形后的硬度值均比原始铸态ECAP试样硬度值高。当原始铸态1050合金ECAP挤压8道次试样在250℃以下不施加和施加退火时,在沿挤压方向拉长的晶粒内部分布着大量的亚晶,随退火温度增加,亚晶逐渐转变为小角度晶界,而后小角度晶界通过晶粒转动转变为大角度晶界,至250℃再结晶基本完成,晶粒尺寸和大角度晶界与小角度晶界的比值均略有增加;当退火温度高于250℃时,晶粒长大速率明显加快,大角度晶界与小角度晶界的比值逐渐增加。与不施加磁场退火试样相比,施加磁场退火试样中的小角度晶界的数量明显多,低温下晶粒长大速度略高,但高温晶粒长大速度很快,且晶粒尺寸分布均匀,没有观察到晶粒异常长大现象,且TEM组织观察表明低温下亚晶和小角度晶界形成的更快。8道次低温ECAP试样在温度为200℃~250℃区域,出现了软化现象,施加强磁场试样的硬度值更低,软化速度更快。低温退火,不施加磁场,存在很强的戈斯织构,且随退火温度的增加戈斯织构减弱;施加磁场,存在很弱的戈斯织构,立方织构随温度增加增强;高温时试样发生相变,织构整体减弱。原始轧态1050合金低温ECAP挤压8道次150℃~400℃退火,组织的变化规律和原始铸态试样退火的变化基本一致,晶粒随退火温度的增加不断长大为粗大的等轴晶,退火温度越高,晶粒尺寸越大。轧态因受剧烈塑性变形,退火后试样组织相对铸态相同条件退火晶粒细小,大角度晶界较多,晶内位错密度较高,硬度值较大。同样由于磁场的应用,晶粒的分布均匀,小角度晶界的数量百分比要大于不加磁场退火试样,但仍是大角度晶界为主,位错密度相对不加磁场退火试样较低。不加磁场退火,低温ECAP试样在温度200℃出现了软化现象,随退火温度增加而旋转戈斯织构减弱,加磁场退火,低温ECAP试样在温度150℃出现了软化现象,低温退火时仍产生了强的立方织构,高温退火时,织构减弱。
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