铜合金轧后弯曲变形性能文献综述和参考文献(3)
图1.4 累积叠轧过程示意图
1.5 强度行为
采用等径角挤压制备的纳米纯铜（晶粒尺寸为210 nm）在室温下拉伸和压缩的真应力—真应变曲线如图1.5所引[8]。纳米纯铜的变形特征可以归纳如下：①拉伸和压缩的应力—应变曲线相似。②拉伸屈服应力高达390 MPa，流动应力接近500 MPa。③应变硬化仅在变形开始阶段存在，随后的变形几乎不存在应变硬化。④退火温度和时间明显地影响纳米纯铜的变形行为，强度不仅与晶粒尺寸有关，而且与晶界的非平衡结构有关。
图1.5 纳米铜（晶粒尺寸210nm）在室温下的真应力—真应变曲线
1.6 超塑性
超塑性是指在一定条件下，以较小的应力、无缩颈地获得很高的伸长率，通常变形温度为0. 5一0.6Tm ，应变速率10-3～10-4s-1。超塑性应变速率云可以表示为：
式中 D——晶界扩散系数
G——切变模量
b——柏格斯矢量
K——玻尔兹曼常数
T——变形温度
d——晶粒尺寸
p——晶粒尺寸指数
σ——流动应力
n——应力指数
由上式可以看到，减小晶粒尺寸可以获得低温或高应变速率超塑性。因此，金属材料的纳米化对解决超塑性成形加工中存在的应变速率慢，变形温度高等问题，具有重大的实际意义。
1.7 应变诱导晶粒细化的机制
塑性变形的实质是孪生和位错运动[9]。金属剧烈剪切变形时，应变协调机制与晶体结构及层错能密切相关。面心立方结构是以密排面{111}ABCABC…顺序堆垛而成， 若晶面的正常堆垛顺序遭到破坏，即出现层错。层错在晶体中几乎不产生晶格畸变，但它能使传导电子产生反常的衍射效应，从而使能量增加，这部分源自于电子能的能量为层错能。通常，把产生单位面积层错能所需的能量称为“层错能”。在密排结构中，层错仅破坏了原子的次近邻关系，并没有破坏原子最近邻关系。金属中出现层错的概率与层错能密切相关，层错能越高，出现层错的概率越小。像奥氏体钢其层错能约10 mJ/m2，属于低层错能材料，可以看到大量的层错；铜为中低层错能材料，存在着一定数量的层错；铝的层错能较大，约为0.2J/m2，几乎看不到层错。面心立方晶格的单位位错可分解为两种不全位错，当其中的肖克莱不完全位错移动时，会在它们之间形成层错带即扩展位错。扩展位错的宽度随层错能大小而变，对于低层错能的金属相应的扩展位错宽度可达20—30个原子间距，对于高层错能的金属如铝，扩展位错宽度仅为1—2个原子间距。一个全螺型位错是否能形成完全交滑移，看它在运动时分解成的扩散位错， 能否在两个相交的{111}面上重新将扩散位错束集成单位位错。层错能越低，位错越容易分解为层错，位错扩展的宽度也越大，束集越困难，越不易产生交滑移，孪生变形越容易。因此对于低层错能的金属材料，即使在较大的变形条件下也很难产生交滑移，位错运动基本上都限制在各自的滑移面上，在滑移面上的位错林交割形成位错网与孪生分割构成了低层错能晶粒细化的机制。对于中、高层错能的金属材料，扩展位错宽度极小，容易产生交滑移，使大部分螺型位错通过交滑移排列组合成多种形态的小角度位错晶界，即亚晶界，它们包括变形带、几何必需位错晶界和位错墙等， 随应变的增加会诱导这些位错墙发生动态连续再结晶，位错晶界取向差增大，逐渐转变为等轴晶，演化成为晶粒。因此中、高层错能面心立方晶格材料晶粒细化机制为交滑移形成的位错界面不断形成，并连续地分割晶粒。