随着现代工业的发展,对金属材料性能的要求越来越高
工业纯钛是一种重要的结构材料,得到了广泛的应用
但是粗晶工业纯钛的晶粒尺寸约为几十微米,对于至少在二维方向上,试样几何尺寸或特征尺寸处于亚毫米级的塑性微成形领域来说,尺寸效应明显,难以制造出质量满足要求的产品[1,2]
而大量基础和实验研究结果表明,超细晶金属材料在微成形领域的应用前景极好[3,4]
大塑性变形技术(Severe plastic deformation, SPD)可用于制备超细晶金属材料,包括高压扭转(High pressure torsion, HPT)、等径弯曲通道变形(Equal channel angular Pressing, ECAP)和累积叠轧(Accumulative roll bonding, ARB)等
应用SPD技术可细化晶粒,提高材料的疲劳[5]、蠕变[6]、强度[7,8]和切削[9]等性能
用旋锻工艺可焊合材料中的微裂纹,均匀材料的内部组织和细化晶粒[10]
超细晶纯钛的室温压缩强度很高,使用微成形设备很难将其成形,只能在高于室温的温度下成形
但是,在加热变形过程中普遍存在动态再结晶(Dynamic recrystallization, DRX),其明显的标志是出现单峰值应力
动态再结晶,是产生材料软化的主要原因[11,12]
Tian等[13]发现TiAl合金的临界应变和峰值应变的材料常数为0.7~0.9,且基于热压缩实验结果建立了两种DRX模型
I型DRX发生在两片层之间,II型基于α晶粒的DRX
lnZ>39.6时(Z为温度补偿函数)TiAl合金中只发生I型,36.1<lnZ<39.6时TiAl合金中I型和II型同时存在;lnZ<36.1时TiAl合金中只发生II型
Souza等[14]在Ti6Al4V合金的热镦粗实验中发现,连续动态再结晶是Ti6Al4V合金热变形过程中再结晶的主要机制
目前对TiAl基合金[13,15]、TB6钛合金[16]、Ti6Al4V合金[14,17]和Ti55511钛合金[18]等粗晶的动态再结晶研究较多,有必要研究复合形变超细晶纯钛的动态再结晶行为,从而预测其在热变形过程中的动态再结晶行为
鉴于此,本文采用ECAP+旋锻复合形变的工艺制备超细晶纯钛(Ultrafine grain pure titanium,
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