定向凝固CuCrZr合金C-ECAP組織及性能

定向凝固CuCrZr合金C-ECAP組織及性能定向凝固CuCrZr合金C-ECAP組織及性能

摘要：本文通過采用定向凝固法制備CuCrZr合金，并進(jìn)行等通道轉(zhuǎn)角擠壓（C-ECAP）處理，研究了該合金的微觀組織演變和力學(xué)性能。結(jié)果表明，C-ECAP處理顯著細(xì)化了CuCrZr合金的晶粒尺寸，形成了多層次的組織結(jié)構(gòu)。同時，C-ECAP處理還顯著提高了CuCrZr合金的硬度和強度，但降低了其塑性。

關(guān)鍵詞：定向凝固、CuCrZr合金、等通道轉(zhuǎn)角擠壓、組織演變、力學(xué)性能

1.引言

定向凝固是一種通過控制金屬凝固過程中晶粒生長方向的方法，可以制備出具有優(yōu)異性能的金屬合金。CuCrZr合金是一種重要的結(jié)構(gòu)材料，具有優(yōu)異的抗熱輻射、蠕變和抗氧化性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、核能和高熱載荷設(shè)備等領(lǐng)域。然而，由于CuCrZr合金晶粒尺寸較大，其力學(xué)性能與應(yīng)用要求存在一定差距。

等通道轉(zhuǎn)角擠壓（C-ECAP）是一種可用于處理金屬材料的變形加工方法，能夠?qū)崿F(xiàn)顯微組織的細(xì)化，并提高材料的力學(xué)性能。因此，本研究通過將定向凝固法與C-ECAP處理相結(jié)合，旨在研究CuCrZr合金的微觀組織演變和力學(xué)性能，為優(yōu)化CuCrZr合金的應(yīng)用性能提供理論依據(jù)。

2.實驗方法

2.1材料制備

采用真空自支熔爐對CuCrZr合金進(jìn)行定向凝固，制備出具有定向凝固結(jié)構(gòu)的合金試樣。

2.2C-ECAP處理

采用等通道轉(zhuǎn)角擠壓儀對定向凝固的CuCrZr合金試樣進(jìn)行C-ECAP處理。處理溫度為XX℃，應(yīng)變速率為XXs^-1，總應(yīng)變量為XX。

3.結(jié)果與討論

3.1組織演變

經(jīng)過C-ECAP處理后，CuCrZr合金的晶粒尺寸顯著細(xì)化，并形成了多層次的組織結(jié)構(gòu)。在材料內(nèi)部形成了大量的亞晶界和位錯，對晶粒的生長起到了限制作用。此外，還觀察到了晶粒間的大量析出相，有助于提高材料的強度。

3.2力學(xué)性能

經(jīng)過C-ECAP處理后，CuCrZr合金的硬度和強度顯著提高。這是由于細(xì)化的晶粒尺寸和亞晶界的存在提高了材料的位錯密度，增加了材料的應(yīng)變硬化能力。然而，C-ECAP處理同時降低了CuCrZr合金的塑性，使其變得更加脆性。

4.結(jié)論

通過定向凝固和C-ECAP處理，成功實現(xiàn)了CuCrZr合金的細(xì)化和強化。經(jīng)過處理后，CuCrZr合金的組織結(jié)構(gòu)顯著改變，晶粒尺寸減小，位錯和亞晶界增多，析出相增加。同時，材料的硬度和強度得到顯著提高。然而，塑性降低，使其應(yīng)用范圍受限。進(jìn)一步的研究可以通過改變C-ECAP處理參數(shù)和添加次元助劑等方法，優(yōu)化CuCrZr合金的力學(xué)性能和塑性。

經(jīng)過C-ECAP處理，CuCrZr合金的晶粒尺寸顯著細(xì)化，并形成多層次的組織結(jié)構(gòu)。大量的亞晶界和位錯限制了晶粒的生長，并觀察到晶粒間的大量析出相，有助于提高材料的強度。處理后，CuCrZr合金的硬度和強度顯著提高，這歸因于細(xì)化的晶粒尺寸和亞晶界的存在增加了材料的位錯密度和應(yīng)變硬化能力。然而，處理同時降低了合金的塑性，使其更加脆性。綜上所述，定向凝固和C-ECAP處理可用于實現(xiàn)CuCrZ