工業(yè)純鈦板材室溫ECAP變形組織性能研究
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更新時(shí)間：2016-05-14
采用Φ135°的模具，在室溫下成功實(shí)現(xiàn)純鈦板材8道次ECAP變形，獲得光滑無(wú)裂痕試樣，并對(duì)其微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行研究。
大塑性變形的目的是通過(guò)大塑性變形破碎晶粒，從而形成超細(xì)晶組織，獲得具有良好綜合力學(xué)性能的金屬材料。利用大塑性變形技術(shù)科生產(chǎn)高強(qiáng)度半成品納米鈦棒材，應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。而醫(yī)療用品在引入臨床實(shí)踐過(guò)程中雖需花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，但納米鈦由于其非凡的機(jī)械性能和生物性能增加了其在外科和骨科應(yīng)用的可能性。如納米鈦牙的臨床試驗(yàn)在全球牙科方面的應(yīng)用也已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)新階段。而高強(qiáng)度的管材、棒材及板材納米鈦可潛在地應(yīng)用于骨科植入件方面。等徑彎曲通道變形（ECAP）技術(shù)是一種最具應(yīng)用前景的大塑性變形方法之一，是獲得亞微米級(jí)甚至納米級(jí)超細(xì)晶材料的研究熱點(diǎn)。科研人員采用Φ135°的模具，在室溫下成功實(shí)現(xiàn)純鈦板材8道次ECAP變形，獲得光滑無(wú)裂痕試樣，并對(duì)其微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行研究。
實(shí)驗(yàn)材料為熱軋退火態(tài)的工業(yè)純鈦（CP-Ti）。將工業(yè)純鈦板材切割成尺寸為18mm×25mm×150mm的板狀試樣，采用通道夾角Φ為135°、外圓角Ψ=20°的模具，在室溫下以C方式進(jìn)行ECAP實(shí)驗(yàn)，擠壓速度為5mm·s-1，用自制復(fù)合潤(rùn)滑劑分別涂在試樣上和模具通道內(nèi)。將試樣分別擠壓1～8道次，采用型號(hào)為GX5金相顯微鏡（OM）和JEM-200CX透射電鏡（TEM）觀察原始試樣和變形后試樣組織形貌及組織演變規(guī)律，利用截距法測(cè)量晶粒尺寸的大小，采用HX-1000TM顯微硬度計(jì)進(jìn)行硬度實(shí)驗(yàn)，觀察其X、Y、Z面（分別以x、y、z軸為法向的截面）的硬度變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果如下：
（1）采用Φ為135°的模具，在室溫下成功實(shí)現(xiàn)純鈦板材8道次ECAP變形，并且得到光滑無(wú)裂痕試樣，平均晶粒尺寸由57.000μm細(xì)化到0.668μm。
（2）工業(yè)純鈦板材經(jīng)過(guò)8道次ECAP變形，晶粒逐漸拉長(zhǎng)，組織位錯(cuò)大量增加，出現(xiàn)板條狀組織，隨著道次的增加，位錯(cuò)逐漸消失，小角度晶界逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇蠼嵌染Ы?，晶粒越?lái)越細(xì)，最終達(dá)到納米級(jí)別。
（3）工業(yè)純鈦板材多道次ECAP變形后，1道次ECAP變形后硬度變化程度最大，X、Y、Z面的硬度增幅分別達(dá)32.6%、33.8%和32.9%，隨著道次增加，8道次ECAP變形后，X、Y、Z面的硬度由原始態(tài)的1088MPa分別提高到1910、1943和1911MPa，硬度顯著增加。
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