论文摘要
通过等通道转角挤压（ECAP）技术制备的超细晶材料因其具有独特优越的力学性能近些年备受关注,研究此类材料在各种服役条件下的结构稳定性对其在工程中的实际应用至关重要。然而,尽管超细晶材料在室温环境下的各种力学性能研究已大量开展,但是对其在高温下的力学行为的认识还很缺乏。本论文选取ECAP技术制备的超细晶铜作为研究对象,考察了其在退火条件下的结构不稳定性,并研究了其在不同应变速率和不同温度（主要是高温）下的压缩变形及损伤行为。通过考察超细晶铜在不同温度下DSC随退火时间的响应曲线发现,在373 K、423K、473 K和573 K四个温度保温过程中均未发生明显的放热反应。在测量超细晶铜硬度在398 K下随退火时间变化时发现,随着退火时间的增加,试样的硬度明显降低,超细晶铜发生了软化,其晶粒尺寸逐步宽化,伴随有再结晶的出现。因此可以推断,超细晶铜在一定温度退火条件下呈现出某种程度的结构不稳定性,这种不稳定性体现在晶粒发生逐步的再结晶和宽化,这个过程以缓慢渐进的方式发生,DSC的响应曲线无法探测到这种变化过程。实验温度对超细晶铜的单向压缩塑性变形与损伤行为有显著的影响。例如：温度的升高总体上导致压缩屈服应力与稳态流变应力的降低；同时促进晶粒的宽化,引起应变软化的发生（温度低于再结晶温度）。压缩变形损伤行为也与温度密切相关：室温下沿剪切带形成尺寸大小不一的裂纹；在室温与再结晶温度之间,各种尺寸的微孔洞沿剪切方向萌生,剪切带逐渐变得不明显；当温度高于再结晶温度,剪切带基本消失,晶粒明显宽化,在部分宽化后的晶粒内出现位错滑移,微孔洞或微裂纹沿晶界萌生,压缩应变速率较低时还发现部分晶界已开裂。随应变速率的降低,压缩屈服应力与稳态流变应力均降低,上述损伤行为相对变得更为显著。微观结构观察表明,随着温度的升高,1.0×10-2/s和1.0×10-3/s两种应变速率下的晶粒都发生了类似的宽化和长大,但是应变速率越大,发生宽化的晶粒所能达到的最大晶粒尺寸越大,但晶粒发生宽化的局部化越明显；而应变速率越小,更多的晶粒发生整体宽化,这正是屈服应力和稳态流变应力随应变速率的降低而降低的原因所在。与高温形变的作用相比,高温压缩实验中动态退火对超细晶铜塑性形变和损伤行为的影响非常有限。超细晶的高温压缩形变及损伤行为是外加压缩应力和试验温度（即动态退火）共同作用的结果。