超细晶铜力学和阻尼性能及微观结构研究
2021-05-14许光丽
材料科学与工艺 2021年2期
刘 芳,许光丽,陆 郡
(上海理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200093)
铜及其合金因其优异的导电性和良好的可塑性在电气、机械和军事领域备受关注[1-2]。然而铜的强度较低,使其在某些特定条件下的使用受到限制[3-4]。随着工业的发展,机器设备引起的振动噪音日益增加,不仅影响机器构件的疲劳寿命,也影响人们的身心健康[5]。在众多阻尼材料中,金属阻尼材料既可满足高阻尼减振降噪性能,又能满足强度要求[6]。
等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing, ECAP)是一种大塑性变形(Severe Plastic Deformation, SPD)工艺[7-8],它可以用简单的工艺制造具有超细晶粒的块状材料,大大提高其强度和阻尼性能[9-10]。Sülleiová等[11]的研究表明,SPD后晶粒细化效果明显,可同时提高材料的强度和延展性。Goto等[12]研究了ECAP处理的超细晶铜的疲劳损伤和裂纹扩展行为。在高应力下,沿ECAP剪切面形成的剪切带方向开始出现疲劳裂纹;在低应力下,粗大晶粒内部形成滑移带,并在此滑移带内形成裂纹。Higuera-Cobos等[13]的研究发现,经ECAP处理的超细晶铜的疲劳极限显著增加。范国栋[14]的研究表明:纯镁ECAP后,在较低温度下退火导致其与应变振幅无关的阻尼降低;在较高温度下退火使纯镁的阻尼性能升高。目前,对ECAP处理后的CP-Cu的疲劳和阻尼性能的研究尚不充分,制备具有高强度和良好阻尼性能的纯铜及其合金是一个重要的课题。
为此,本文对商业纯铜进行多道次等通道转角挤压实验,研究其对材料力学性能,尤其是疲劳性能和阻尼性能的影响,以期为超细晶纯铜在工业领域的应用提供借鉴。……
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