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纯铁、Q235钢和5083铝合金深冷冲击微结构演变与力学性能研究
相较于传统粗晶材料,超细晶材料具有更为优异的力学性能和应用前景。强烈塑性变形法,如等通道转角挤压和高压扭转,可制备较大尺寸的全致密超细晶块体材料。
相较于常见的强烈塑性变形法,大载荷冲击法设备简单、操作便捷,并且可以有效细化晶粒。本文采用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、背散射电子衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)和力学性能测试等手段研究大载荷冲击和热处理对体心立方结构工业纯铁、Q235B碳素结构钢和面心立方结构5083铝合金微结构以及力学性能的影响,结论如下:(1)深冷大载荷冲击工业纯铁内部产生高密度位错形成位错胞等,晶粒细化机制主要为位错滑移细化和晶粒破碎细化,抗拉强度提高75.6%,而塑性和韧性有所降低。
580℃退火时发生再结晶,板条状渗碳体球化。球化渗碳体有一定弥散强化作用且较板条状渗碳体其塑性更好,因此材料具有高强韧特性。
620℃退火时强度、塑形和韧性均优于原材料,分别提高8.13%、15.5%和215.7%。(2)深冷大载荷冲击Q235B钢颗粒直径由25μm细化至8μm,内部存在高密度位错,相互缠结堆积形成位错胞或者位错墙,晶粒细化机制与工业纯铁相同。
深冷和常温大载荷冲击Q235B钢抗拉强度提高64.6%,塑性和韧性有所降低。由于深冷抑制动态回复,造成深冷冲击试样内部位错密度、晶粒细化程度更高,所以深冷冲击强化效果优于常温冲击。
(3)深冷大载荷冲击5083铝合金基体析出更多第二相,弥散强化增强,同时内部产生较多位错,形成纳米尺度第二相以及台阶状晶界阻碍位错运动,其细化机制主要为位错滑移细化,抗拉强度提高38.4%,塑性和韧性降低。深冷大载荷冲击5083铝合金在200℃-250℃退火时,较多第二相在晶界析出,抗拉强度降低,塑形和韧性提高。
350℃退火时,第二相析出减少,弥散增强效果减弱,塑性和韧性明显增强,强度和塑性优于原材料,分别提高8.68%和70.68%。
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