2。4。3 形变材料热处理加工 。 11 

2。5 微观组织分析  11 

2。5。1 扫描电镜（SEM）分析 。 11 

2。5。2 电子背散射衍射（EBSD）分析  12 

2。6 力学性能测试  12 

2。6。1 显微硬度测试  12 

2。6。2 拉伸试验测试  12 

3 实验结果与分析 。 14 

3。1 ECAP 变形组织 。 14 

3。2 纯铜 ECAP+CR 过程中的组织演变  14 

3。3 纯铜退火过程中的组织演变  15 

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3。4 纯铜退火过程中显微硬度变化  17 

3。5 剧烈塑性变形后纯铜的力学性能  18 结  论 。 20 

致  谢 。 21 

参 考 文 献  22 

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1 引言

金属材料的塑性是指在外力作用下，在不影响材料完整性的前提下能稳定连续产生永久 变形能力，常用的塑性指标有断后伸长率和断面收缩率；而强度是指材料发生屈服后抵抗塑 性变形和断裂的能力，用给定条件下材料所能承受的应力来表示[1-2]。由于强度是通过阻碍位 错运动来提高的，而塑性变形又要求增加可动位错，因此从本质上说同时提高材料的强度和 塑性是一个矛盾体[3]。

材料的微观结构对其性能有着决定性的作用，对工业金属的强化通常是设法阻止位错在 缺陷晶体中的运动。影响屈服强度的内在因素包括晶格阻力、晶界和亚晶界、溶质元素以及 第二相[4]。由此可得出常见的强化手段有：固溶强化、弥散强化（沉淀强化）、应变强化（加 工硬化）和细晶强化，其中细晶强化反映晶粒大小与材料强度的关系，是唯一能同时提高强 度、改善塑性与韧性的有效手段[5]。然而，传统的塑性变形工艺在晶粒细化过程中，同时改 变了晶粒大小和形状，得到的亚结构中小角度晶界所占百分比较高，而要获得 500nm 以下的 稳定的超细晶粒尺寸, 必须具有大角度晶界的晶粒结构。因此在利用塑性变形进行晶粒细化 时，如何在有效细化晶粒的同时，获得完整大尺寸块体试样是面临的关键问题。近年来，采 用等径角挤压（Equal-Channel Angular Pressing，ECAP）技术制备超细晶材料已经成为材料 领域的研究热点[6]，被认为是将材料尺寸细化至微米甚至纳米级别最具有工业化应用前景的 技术之一。

1。1 超细晶

1。1。1 超细晶概述

20 世纪 80 年代，Gleiter 等人[7]首次提出了“超细晶材料”这一概念，并利用惰性气体冷凝

法成功的制备出金属纳米晶体。Valiev 等人[8]在 20 世纪 90 年代初提出通过剧烈塑性变形 (Severe Plastic Deformation，SPD)制备出超细晶材料，从此引起材料领域科学家的广泛重视。 在不同发展阶段对超细晶大小有不同的界定。现阶段将晶粒尺寸在 0。1μm-1μm 之间的材

料视为超细晶材料；而纳米材料是指在其晶体区域或其它特征长度的典型尺寸在三维空间中 至少在一维处于纳米量级（1-100nm）的材料[9-10]。

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1。1。2 超细晶制备

就目前来讲，对材料进行超细化的手段主要有两种思路，即“自下而上”（bottom-up）、“自 上而下”（top-down）。“自下而上”是指通过不同的物理或化学方法把亚微米或纳米级的小颗 粒组成（通常为烧结）大的块体材料，进而得到组织超细化的块体材料；而“自上而下”是指 不改变和破坏材料完整性的前提下，通过机械作用逐步破碎、细化，从而细化晶粒，是目前 主要的大塑性变形方法。通过以上两种途径都可制备出超细晶材料，但基于“bottom-up”途径 的制备超细晶材料存在一些难以解决的问题，如在制备超细晶粉末时易产生污染，而且在后 面烧结过程中会产生大量空洞。同时此类制备工艺过程繁杂、成本较高，难以在实际工业中 得到应用。