反复轧制过程中TA1纯钛板的组织演化及强化机制
发布时间:2015-02-13 06:06
作者:互联网
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超细晶
金属材料因具有高
强度、高
硬度等性能优点得到了广泛关注。除此之外,研究还发现超细晶纯
钛的快速
钝化使其相对于粗晶纯钛而言有更高的耐
腐蚀性能。目前,制备超细晶
金属主要采用剧烈塑性变形技术,其中应用最为广泛的是等通道转角挤压
工艺(ECAP),随后,研究者相继开发了高压
扭转工艺(HTP)、累积叠轧工艺(ARB)。这些技术在获得超细晶组织的同时也具有难以克服的局限性,G.P.Dinda等用反复
冷轧工艺制备了纳米晶Ni、Ti和Zr,其晶粒尺寸可以细化到80nm以下。该技术采用12~26μm厚的
纯金属箔(金属纯度>99%Ni、Ti、Zr),冷轧之前先把金属箔叠4次,形成一个类似“三文治”的层状结构。该工艺制备的纳米晶金属含有明显的
界面,而且局部界面的结
合并不理想,该研究也未报道制备的纳米晶金属的力学性能。研究人员采用反复轧制工艺细化工业纯钛组织,将TA1工业纯钛板(厚度8mm)在工业轧机上反复轧制,直到轧机的极限厚度(0.2mm)为止。探索用普通轧制技术制备超细晶纯钛板的可行性,为制备低
成本、高强度超细晶纯钛进行有益的尝试。实验材料为TA1工业纯钛板,尺寸为250mm×100mm×8mm,将其在650℃下保温1h
退火后,获得平均晶粒尺寸为80μm的等轴晶组织。为了降低纯钛板的变形抗力,轧制前将纯钛板加
热到450℃保温一段时间后再轧制。采用的轧机为大型二辊粗轧机和二/四辊
精轧机,轧制速度均小于10m/min。先采用粗轧机反复轧制纯钛板,当厚度小于1mm时,再采用精轧机,反复轧制到轧机的极限厚度0.2mm。在轧制前及轧制过程中,分别在
板材厚度为8、1.0、0.5、0.2mm时取样,进行金相观察、透射电镜分析(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、静态
拉伸试验及断口扫描电镜分析(SEM),研究轧制过程中纯钛板组织和性能的变化。结果表明:(1)纯钛在常规轧机上经过反复轧制可显著细化晶粒,晶粒尺寸由轧制前的80μm降至120nm。(2)纯钛强度随着轧制应变量的增加而提高,当Von Mises等效应变为2.4时,平均屈服强度提高到678MPa,是轧制前粗晶的3倍多。(3)
位错及其交互作用是细化晶粒的主要
机制,在高
密度位错区域由于位错的交互作用而形成了位错胞和亚晶粒,最终演变成超细晶粒。细晶强化和加工硬化是导致纯钛轧制后强度显著提高的主要原因。(晓红)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。