深冷处理对纯铜低周疲劳性能的影响(2)
深冷处理又常被称为超低温处理，它延续了普通热处理，属于低温处理的一种。被处理材料在低温环境下由于微观组织结构产生了变化，在宏观方面表现为材料的尺寸稳定性，耐磨性，残余应力，抗拉强度等方面的提高。深冷处理工艺的出现为低温学在工业中的实践和应用发展开拓了又一个广大的研发领域。
1.1 等径角挤压（ECAP）
1.1.1 ECAP法制备纯铜的组织与性能
材料在经过ECAP挤压时发生剧烈的塑性形变，在此过程中材料的微结构以及力学性能产生了明显的改变。对于ECAP对材料结构和性能的改变，国内外的研究人员做了很多研究，发现通过ECAP挤压处理后，韧性材料的弹性极限、硬度还有极限强度获得了明显的提高[8-11]。
在ECAP后结合其它的工艺处理，能明显提高材料的力学性能，材料的晶粒细化，并生成大角度晶界[12]。经过对于ECAP技术对材料力学性能的影响的研究，能够探寻改善材料力学性能的新方法，比如探寻金属材料的屈服应力与晶粒尺寸之间的内在联系[13-16]。
1.1.2 关于ECAP铜中的剪切带的研究
ECAP铜中存在两种剪切带：驻留划移带剪切带和台阶状剪切带。有国外学者在扫描电镜中利用电子通道衬度，对剪切带和相邻的显微组织进行了研究，并利用晶界滑动的理论讨论了剪切带的形成机制。
进一步分析疲劳试样剪切带的取向，发现剪切带所处的平面基本平行于最后一道次挤出时的剪切变形面。这主要由于ECAP变形试样内部的位错、晶界及胞状结构等缺陷沿着剪切面形成了定向分布，这些缺陷的取向分布影响了材料的变形行为，使剪切带很容易在最后一道挤出时的剪切面产生[17]。它的形成和晶界划移时导致超细晶铜疲劳断裂的主要原因。
1.1.3 超细晶铜的疲劳损伤研究
为了提高铜的强度，常用的做法是往里面添加合金元素，然而，这种方法会使其导电性和延展性下降。为了克服这些常规处理下的固有缺陷，开发了一种全新的铜材料，即通过强烈塑性变形法来细化铜晶粒，如ECAP过程，细化铜晶粒是再结晶和强塑性变形共同作用的结果。对于铜和铜合金来说，通过ECAP[18,19]可以得到平均尺寸为200到300纳米的晶粒。使用超细晶粒材料做机器设备的一部分结构，将会很容易发现这种疲劳特征。目前只有少量的报告已经发表了关于ECAP[20,21]实验后超细颗粒材料的疲劳特性。
研究者做了ECAP处理后的晶粒尺大约在300纳米的铜的疲劳实验。为了阐明疲劳机制，特别是经过ECAP后铜的疲劳损伤机制，连续检测了其表面形态。通过显微组织观察每个样本，探讨了超细晶粒铜的表面损伤积累
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