大变形2519A铝合金局部腐蚀行为研究(2)
的构成都产生了很大的变化，高强轻质材料的需求大幅度增加，密度相对较高的材料
应用需求逐渐下降。现代材料的使用需求逐渐面向轻量、高强、高功能以及节约资源方向发展。
铝合金的密度低、比强度高，并且易于成型。同时，铝是日常最常用的金属之一，
经济成本低。铝合金的表面容易形成一层稳定的氧化膜，耐蚀性高。所以铝合金在航
空、航天、船舶、核工业和军事工业上占据着举足轻重的地位，具有广泛的应用前景。
在交通运输领域，铝合金在现代汽车的制造材料中所占的比重也越来越高，是提高汽
车安全性和轻量化以及减轻质量问题的首选材料[1]。
1．1 等通道转角挤压技术概述
为了适应各领域对制造材料越来越高的要求，获得高综合性能的材料，近年来国
际上的大量研究表明，传统的合金强化、形变强化、细晶强化和固溶-沉淀强化已经难
以满足各领域对结构材料性能方面的需求，将多种强化机制有机结合，充分发挥材料
的特性，已经成为材料科学发展的必然趋势[2]。
在此背景下，大塑性变形（severe plastic deformation，简称 SPD）方法应运而生。
大塑性变形的核心仍是细晶强化，但是它的强化作用更高效，因为它的强化作用是由
几种强化机制结合共同起作用的。根据 Hall-Petch 关系，材料的强度或硬度和晶粒成
反比关系，细小的晶粒对材料强度或硬度的提高有利。大塑性变形后，合金的组织细
化。当材料的组织细化后，不仅它的力学性能得到很大提高，同时它的部分对组织不
敏感的性能参数，例如弹性模量、居里温度和德拜温度、磁饱和性、相变温度等也会
产生明显变化[3]
。目前，大塑性变形方法主要包括等通道转角挤压（Equal Channel
Angular Pressing，简称ECAP）、高压扭转（High Press Torsion，简称 HPT）和累积轧制
（Accumulative Roiling-Bonding，简称ARB）等工艺，其中ECAP 工艺的工业化前景最
广。ECAP 技术不仅工艺和设备简单，可以实现大尺寸材料加工，并且能够对多种材
料进行有效细化，包括各种多晶金属、析出硬化合金和金属间化合物以及金属基复合
材料等。本实验通过使用 ECAP 工艺使 2519A 铝合金产生大变形，细化晶粒，从而得
到大变形合金。
等通道转角挤压技术（ECAP），是通过大塑性变形的方法细化材料组织，从而获得所需的高性能材料的一种技术。ECAP 技术是在二十世纪七十年代由前苏联学者
Segal
[4]
首先提出的，并由 Iwahashi 等[5]
在此基础上对 ECAP 技术的变形机理作了进一步
完善。
ECAP 技术是利用近似纯剪切变形的方法而使材料组织细化。它的基本过程是用
两个截面积相等的通道并以一定的角度相交，当材料进入通道后在通道交角处产生近
似纯剪切变形，从而使材料的组织得到极大程度的细化。此外，由于两通道的截面相
等，ECAP 挤压后材料的形状大体上保持不变，从而可以进行连续挤压。
ECAP 挤压过程中，变形量可以累积，因此经受多道次 ECAP 挤压可以积累足够量
的应变达到所需的细化晶粒。ECAP 的等效应变累积公式(1.1)
[5]
是在不考虑边界条件，
例如摩擦力作用等，用纯剪切几何变换的方法推导出来的。
= [2cot( + )+ Ψcosec( + )] (1.1)
上式中，N 表示 ECAP的挤压次数，ε-表示累积的等效应变，ε-
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