● 摘要
高压扭转作为大塑性变形方式的一种，可以使将合金组织有效细化到微米甚至纳米级别。高压扭转后合金的组织和性能都得到极大的改善，满足人们对于合金性能的需求。本文以7085铝合金为例，对高压扭转法进行了研究。在不同扭转压力和扭转圈数条件下，对合金的显微组织变化和力学性能的变化进行了研究。分析合金的强化机理，探讨高压扭转细化晶粒的方式。采用低温退火对合金的热稳定性进行了研究。显微组织主要采用金相显微镜、透射电镜和扫描电镜进行研究。性能主要分析了硬度和抗拉强度，分别采用硬度计和拉伸试验机进行研究。主要研究结果如下：1. 高压扭转可以显著细化晶粒。合金铸态晶粒尺寸为50~150μm，高压扭转后晶粒尺寸达到纳米级别，最小可达50 nm。高压扭转的压力越大、扭转圈数越多，晶粒的细化效果越好。当扭转压力过大、圈数过多时，会导致试样开裂，过于剧烈的变形会导致合金性能的下降。2. 高压扭转过程中，晶粒被拉长成长薄板状。随后晶体中位错滑移、晶体旋转，最终导致晶体断裂分成小晶粒，从而合金晶粒被细化，这是高压扭转细化晶粒的机理。3. 高压扭转后合金的纤维组织中分布有细小弥散的第二相质点，主要为Al3Zr相，对晶界起到钉扎作用，抑制加工过程中的再结晶现象。4. 高压扭转显著提高合金的硬度。当扭转压力和圈数达到一定程度时，硬度趋于饱和，有望达到试样硬度的均匀化。高压扭转可以同时提高合金的抗拉性能和韧性。相同压力下随扭转圈数的增加，合金的抗拉强度提高；同一扭转圈数下，随施加压力的增加，合金的抗拉强度也不断提高。5. 高压扭转试样对热处理十分敏感。高压扭转试样经低温退火后，晶粒长大，但属于纳米级晶粒；合金具有良好的韧性，但抗拉性能急剧下降，高压扭转产生的强化效果消失。