铝合金轧后弯曲变形对其组织与性能的影响(3)
尽管2024铝合金中不包含Sc、Zr等抑制晶粒生长的元素．但Lee等㈣利用ECAP工艺获得了其晶粒尺度在0．3一O．5μm的超细晶材料，研究了合金中超细晶组织的稳定性以及材料的超塑性行为，并将其结果与文献『10、11]进行了比较，A1—2024在退火温度达700 K时，其晶粒尺度的稳定性与Al一3％Mg一0．2％Sc合金相似．在温度为673 K、10-3s-1的应变率下实现了最好的超塑性，其最大断裂延伸率接近500％。同时Nikolav等旧利用高压扭转工艺对2024铝合金的研究结果表明。当其品粒尺寸细化到70 nm5时．其拉伸强度可达1 GPa以上，在300 cc以上时可实现其超塑性，且超塑性变形后其微观硬度为1．5 GPa。比相应粗晶试样的微观硬度高20％。Maelk等在不同的温度下对Al一6．6Zn一2．3Mg一1．7Cu一0．3(Cr+Mn)合金进行了ECAP处理．研究了ECAP温度、道次对材料微观组织、力学性能及超塑性行为的影响，发现材料在温度为573 K时．出现了所谓低温超塑性行为，与这一温度相对应的断裂延伸率为200％、应变率敏感系数(m)为0．32。当变形温度升高时．由于晶粒的粗化，材料的超塑性行为恶化。
Sakai等利用高压扭转(HTP)对Al-3％Mg-0．2％Sc铝合金进行了处理，得到了0．15μm的超细晶组织。圆盘状试样中心区域的晶粒尺度相对较大，这
种中心粗晶区的大小随高压扭转压头转速的增加而减小，同时材料的硬度随载荷、压头转数的增加而增加，且随离试样中心距离的增加而增加．在离试样中心2—3 mm处达到稳定值。同时，增加压力和压头转速对饱和硬度值的大小有相似的影响，在硬度饱和区，材料的微观组织为均匀的、具有大角度晶界特征的超细晶，拉伸试验表明，HTP、ECAP对于发展这种材料的高应变率超塑性有着相似的效果。
在工业中。超塑性成型主要是指将板材制备成各种具有复杂形状的零部件．故研究在ECAP工艺处理后。冷轧工艺对材料超塑性的影响亦很有必要。Al-Mg合金5154的基体成分进行了优化，用Sc替换了原合金中的Cr元素．利用ECAP+冷轧工艺制备了超细晶材料．讨论了冷轧工艺对材料的微观组织结构、拉伸变形机理以及超塑性行为(723 K、1．0×10-2 s-1)的影响。认为仅进行ECAP(8道次)处理时，材料的主导变形模式为位错的粘滞性滑移．其最大断裂延伸率不到400％，而当进行了ECAP(4道次)+冷轧(厚度减小70％)处理后，材料的主导变形模式为晶界的滑移，其最大断裂延伸率达到了595％。Park等利用ECAP处理了5083(Al—4．4％Mg一0．7％Mn—O．1 5％Cr)铝合金，详细地研究了第二相颗粒尺寸、分布和合金中的微观空洞在挤压过程中的变化。当挤压道次从4道次增加到8道次时．挤压道次的增加并不能进一步细化第二相颗粒。但可改善第二相颗粒分布的均匀性。此外，在ECAP处理以后，材料中尺度为O．5～1．5μm孔洞的数量明显增加，而孔洞在合金的低温超塑性变形过程中可能是一种裂纹源。故认为从孔洞损伤、工艺成本角度来讲．并不需要为实现材料的最大断裂伸长率而过多地增加挤压的道次。
1.2 强烈塑性变形超塑材料研究进展
晶粒尺寸对超塑性材料而言，是一个非常重要的结构参数。晶粒尺寸的减小，可以使材料在更低温度、更高应变率的条件下实现超塑性行为。人们期盼晶粒尺寸的减小能够带来材料的低温和(或)高应变率的超塑性。当前．传统材料实现超塑性的应变率大都较低．因此超塑性成型在工业中的应用主要限于航空工业，用以制造尺寸小、价格高的零件闭。通过强烈的塑性变形制备超细晶材料．获得在高温下相对稳定的超细晶组织，扩大超塑性成型材料在工业中的应用，已成为金属材料超塑性研究的重要课题。近几年来，国内外研究工作者在这一领域开展了卓有成效的工作。取得了一系列的成果。