高压扭转纯铝的境界结构研究摘 要与粗晶材料相比，超细晶纳米晶材料凭借其极细的晶粒尺寸而具有一系列优异的力学性能和物理化学性能。密集的晶界是细晶材料具有高性能的主要原因。大塑性变形(SPD) 是一种有效的制备超细晶纳米晶材料的方法。大塑性变形以块体材料为对象，通过对其进行剧烈塑性变形而引入极高的应变量，引起位错增殖等微观结构的演变，从而在不改变样品尺寸的前提下制备出超细晶纳米晶材料而且用 SPD 制备的材料内部无孔洞、夹杂等缺陷。其中，高压扭转(HPT) 是细化粗晶材料能力最强的一种 SPD 技术。HPT 过程中，圆片状试样在极高的压力下进行剪切变形，获得具有大角度晶界的纳米晶材料。同时结合 EBSD 研究手段分析高压扭转纯 Al 的微观组织和晶界结构。得到的主要结论如下：(1) 微观组织表征表明高压扭转处理可以显著的降低纯 Al 的晶粒尺寸，并不断增加位错数量。如将高压扭转纯铝的 X 射线衍射数据输入 Jade，统计的平均晶粒尺寸为 164 nm，位错密度为 0.16×1014 m-2，通过 TEM 截线法[12]测得高压扭转纯 Al 的平均晶粒尺寸为 381nm，通过 HRTEM 计算选区内的位错密度为 2.27 ×1016 m-2。(2) EBSD 结果表明：1）高压扭转处理后的晶粒大小分布不均匀，但多数晶粒尺寸小于 1000nm； 2) 纯铝高压扭转变形后，∑ ≤29 的晶界比例远高于∑ 值大于29 的晶界比例，在所有∑ ≤29 的晶界中，∑3 晶界所占比例最高，其次是∑9晶 界 ； 3) 反 极 图 (IPF) 结 果 表 明 高 压 扭 转 后 纯 铝 的 多 数 晶 粒 沿<001>、<101>、<111>三个方向分布，可以认为这是由于剧烈塑性变形在纯铝中产生具有方向性的织构所导致；4）再结晶分布图和应力分布图表明表明高压扭转过程中发生了再结晶现象，部分晶粒长大并在纯铝的晶粒内部引入了残余应力（3）力学性能结果表明高压扭转可以提高纯铝的强度和硬度。高压扭转前后硬度从 30 HV 增加到 71 HV，高压扭转纯 Al 试样硬度是高压扭转之前的 2.35 倍。在高压扭转处理前，纯铝试样的屈服强度和抗拉强度为 45 MPa 和 75 MPa，经过高压扭转处理之后，试样的屈服强度和抗拉强度增加到 145 MPa 和 200 MPa，高压扭转纯Al 的屈服强度是未高压扭转处理之前的 3.2 倍，抗拉强度是未处理之前的 2.7 倍。关键词：高压扭转，纯铝，透射电子显微镜，微观结构，力学性能，晶界结构Study on the Boundary Structur...
