全固态制备块体多元合金初探研究文献综述

 2022-11-24 21:22:18

文 献 综 述

1.研究背景

通常制备合金的方法为熔炼法,将构成合金的单质元素在高温下(均匀液相区)进行充分原子尺度的混合,并在随后的冷却过程中,实现从液相到固相的物相转变,通过调整冷却速率,获得特定成分和组织的合金。热力学平衡相图上的规律是熔炼法制备合金的重要依据依赖,而且传统熔炼时,经过从高温冷却至室温过程产生的亚稳结构,在室温时由于动力学限制在有限时间内无法变成热力学基态结构。人们提出了与熔炼法路径完全不同的,直接从固相到固相的制备合金方法,比如粉末冶金。然而该方法获得的产物是合金粉末,需要热压、烧结工艺等后处理工艺来实现块体合金的制备。剧烈塑性变形(Severe Plastic Deformation,SPD)作为块体材料大应变加工方法,是一种有潜力的块体合金制备手段。剧烈塑性变形的方法有很多:等径角变形(Equal channe1 angular pressing,ECAP),高压扭转(High pressure and torsion,HPT),累积轧制复合(Accumulative Roll Bonding,ARB),循环挤压(Reciprocal Extrusion and Compression,CEC)等[1]。其中HPT被认为是剧烈塑性变形中细化能力最强的工艺,可以获得均匀的大小为100nm的纳米晶粒。本文拟采用铅、锡、铋、铟和镉五种低熔点金属作为模型材料,通过高压扭转方法进行不同变形量的塑性加工,并对组织演变和力学性能等进行系统表征和测试。

2剧烈塑性变形(SPD)

剧烈塑性变形作为一种新兴的塑性变形方法,是指在较低的温度下对材料进行多道次反复塑性加工,使其获得相当大的累积应变量,从而将材料的组织细化到微米乃至纳米级尺寸[2]。采用该技术加工复合材料还能充分破碎、细化粗大的增强相,并且在促使微小增强相颗粒均匀分布时比挤压、轧制等常规加工方法效果更好,尹雁飞团队曾概述了当前较为成熟的SPD技术和两类SPD技术的组织细化原理[3]。

2.1等径角变形

等径角变形是将多晶试样压入一个特别设计的模具中以实现大变形量的剪切变形工艺,主要通过变形过程中的近乎纯剪切作用,使材料的晶粒细化,从而材料的机械和物理性能得到显著改善的剧烈塑性变形方式。

2.2累积轧制复合

累积轧制复合由日本Osaka大学Saito研究小组提出,它是将轧制件进行反复剪切、表面处理、堆叠和轧制,由此获得大的塑性变形并且保证轧制件的厚度不发生变化的过程。积轧制复合的突出优点是轧制温度低于材料的再结晶温度.防止再结晶削弱其累积应变量的发生。而且可以进行不同金属材料的复合[4]。

2.3循环挤压法

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