《銅基合金非平衡組織塑性變形機制控制因素研究》是依託太原理工大學，由衛英慧擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：銅基合金非平衡組織塑性變形機制控制因素研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：衛英慧
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題組研究發現，Cu-Ti合金表面經劇烈塑性變形後，沿表面至基體方向晶粒尺寸不是呈連續分布，而是出現了分層現象。分層界面兩側顯微組織和硬度有明顯區別。初步認為，這可能與層錯能、變形臨界晶粒尺寸和應變速率等因素有關。本項目擬針對這一新實驗現象，選擇對層錯能影響程度不同的元素和含量的Cu合金（Cu-Ti、Cu-Ni和Cu-Zn）為研究對象，比較不同處理狀態下變形層特徵、組織演化過程和形變機制，弄清楚表面細晶分層的規律性；通過實驗和理論計算，研究溶質元素對層錯能的影響，建立層錯能和形變機制之間的定量關係；分析分層界面組織結構，得到劇烈塑性變形過程中形變機制發生轉變所依賴臨界晶粒尺寸和應變速率參數；探究非平衡組織在高應變速率下發生相變的熱力學/動力學過程。這將進一步豐富劇烈塑性變形誘導材料晶粒細化的基礎理論，並為梯度材料製備提供新途徑。
結題摘要
前期研究發現，Cu-4wt.%Ti合金經表面機械研磨處理後，沿表面至基體晶粒尺寸不是連續分布，而是出現了明顯的分層現象。針對這一現象，本項目通過在銅中添加不同合金元素來獲得中等、中低和低層錯能金屬，研究層錯能、應變速率和晶粒尺寸對塑性變形機制的影響。分別採用熱力學法和X射線衍射峰位移法計算和測定了銅合金的層錯能和層錯幾率，結果表明：Ti和Zn元素的加入均降低了銅合金的層錯層，Ni元素的加入幾乎不影響銅合金層錯能。比較不同銅合金組織演變和形變機制發現：中等層錯能金屬Cu-7wt.%Ni合金，組織演變過程包括位錯胞將粗晶細分，位錯牆分裂為微帶，微帶進一步細分成小的方塊和多角度晶粒的形成；中低層錯能金屬Cu-2wt.%Zn合金，組織演變過程包括少量孿晶的出現，微帶的形成以及微帶細分為方塊和多角度晶粒的形成；低層錯能金屬Cu-2wt.%Ti、Cu-4wt.%Ti和Cu-20wt.%Zn合金，組織演變過程包括面排位錯和孿生的形成；孿晶交割將晶粒細分為方塊；位錯牆的形成；微帶的形成；微帶進一步細分為方塊以及多角晶粒的形成。結果表明，層錯能是影響面心立方結構銅合金變形機制的主要因素。此外，探究了非平衡組織在劇烈塑性變形/相變同時發生的熱力學/動力學過程。選用典型的時效硬化銅鈦合金作為研究對象，研究了時效處理對銅鈦合金劇烈塑性變形過程的影響。早期時效和峰時效對銅鈦合金組織演變過程影響不大。過時效階段，由於析出相β-Cu4Ti在顯微組織中占主導，兩相變形不均勻。析出相細化後，在最表層發生溶解。析出相溶解優先發生在析出相與基體的界面處。這將進一步豐富塑性變形誘導材料晶粒細化的理論基礎，並為梯度材料製備提供新途徑。
