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摘要
金属发生塑性变形时形成的剪切带在高应变状态下会被分割为孪晶-基体片层状组织,而纳米尺度的孪晶界能实现材料强塑性的高度匹配。因此,利用等通道转角挤压(ECAP)技术研究剪切带的形成与作用可为材料的强塑性匹配提供有效支持。通过对具有特殊晶界角度的连续柱状晶纯Cu进行1道次ECAP变形,研究变形过程中晶界的演变,分析变形过程中剪切带的形成机制及与晶界的交互作用,测试了不同晶界角度试样变形后的力学性能。结果表明:ECAP变形后,0°晶界发生弯折,内角处晶界顺时针转动50°,30°晶界顺时针转动5°,45°晶界弯曲并呈现出"汤匙"状,60°晶界中心发生弯曲,90°晶界未发生变形。试样变形过程具有多个受力区域,各区域应力状态不同,多种应力交替作用使变形过程中的应变分布极不均匀,从而导致宏观变形存在较大差异。拉伸实验结果表明,具有0°晶界的晶体抗拉强度最高,达到325 MPa,其次是具有45°晶界的晶体,达到295 MPa,而具有60°晶界的晶体抗拉强度最小,为230 MPa。晶体变形后晶粒内形成大量的剪切带,剪切带与晶界的交互作用使晶界发生弯曲。剪切带与晶粒取向及晶界夹角的不同是造成材料变形后抗拉强度产生较大差异的因素之一。
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