相比于其它几种方法，剧烈塑性变形方法可通过常规设备制备超细晶，所需成本低同时 又能有效快速细化晶粒等特点而引人关注，逐渐成为制备超细晶块体材料的主要方法。近年 来，学者们又根据实际的生产需要在常规的塑性加工设备上发展了一些新、老结合的剧烈塑 性 变 形 方 法 ， 如 高 压 扭 转 变 形 [11](High Pressure and Torsion ， HPT) 、 叠 层 轧 合 技 术 [12](Accumulative Roll Bonding，ARB)、等径挤压[6] (ECAP)等。 下文主要介绍 ECAP 技术。

1。2 ECAP 技术

1。2。1 ECAP 工艺原理

ECAP 技术是由 Segal 等人[13]在 80 年代俄罗斯专利上提出，最初的目的是设计能够产 生大剪切变形的金属加工工艺。直到 Valiev 等人提出通过 ECAP 可使材料发生大塑性变形从 而使得晶粒细化，逐渐成为一种主要的塑性变形细化手段。ECAP 变形具有以下变形特点[14]：

(1)纯剪切变形，得到变形结构类似于纯剪切变形结构； (2)能实现强烈塑性变形； (3)变形均匀，变形区中的试样发生完全均匀的宏观变形； (4)变形区无穷小，实际区域极小； (5)应变速率无穷大，实际应变速率极大； (6)通过多道次变形，实际等效应变很高； (7)通过控制道次间试样的转角，可以严格控制三维变形的方向。

ECAP 变形的原理如图 1。1 所示[15]，采用的是具有两个相同横截面，以一定角度连接成 L

形通道，通道内角为 φ，外角为 ψ。挤压时，将坯料表面打磨润滑后放进通道一端，在挤压

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杆压力作用下，坯料在两通道相交的部分受近似理想的纯剪切变形，从而使金属获得大的塑 性剪性变形，试样在变形前后的形状和尺寸不发生改变，因而可以进行多次变形，而且每次 变形应变量可以累加，从而获得很大的应变量。

图 1。1 ECAP 原理示意

经过 N 道次挤压变形后，试样变形过程中的等效应变可用式（1-1）[16]表示：

等式中，N 表示变形次数，φ 为模具通道内角，ψ 为模具外角。

ECAP 变形过程中受到许多因素影响，但总体而言可以归结为三类。 第一类：材料本身的性质，如挤压前材料的微观均匀性，组织织构及残余应力情况等； 第二类：ECAP 设备本身，如磨具设计内外角，通道形状和挤压过程润滑情况等； 第三类：ECAP 操作过程，如变形速率，变形温度等。论文网

1。2。2 ECAP 变形方式

不同的挤压工艺，对材料的微观组织结构有着很大的影响。ECAP 挤压时，坯料放置方 向和角度对最终性能将产生影响，根据坯料在每道次挤压时旋转方向和角度的不同，可将挤 压方式分为如下四种，如图 1。2 所示[17]:

A 方式：连续挤压变形时，试样不旋转，直接进入下一道次的挤压；

C 方式：连续挤压变形时，试样旋转 180°进入下一道次的挤压；

BA 方式：连续挤压变形时，试样旋转 90°进入下一道次，旋转方向交替变化； BC 方式：连续挤压变形时，试样旋转 90°，直接进入下一道次，旋转方向不变。

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对于试样 ECAP 变形过程中的坐标轴方向[18]定义如图 1。3 所示。

图 1。2 ECAP 变形方式示意图[17]

图 1。3 ECAP 变形中各个面和方向[18]

对比分析图 1。4 中的四种 jiya1 方式，可发现：A 方式变形随着加工道次增加，X 方向受 压，Y 方向发生剪切变形，Z 方向无明显变化。也就是说在 X 和 Y 方向发生剪切变形，晶粒被 拉长，Z 方向晶粒无明显变化。C 方式变形时，晶粒在经过奇数次剪切变形时被拉长，而下一 次变形（偶数次）以后，晶粒又将恢复原样（变形前形状一致）。BA 方式变形与 A 路径变形的 过程较为接近，都是晶粒沿着某一个方向被拉长，而 BC 方式则与 C 方式较接近，与其不同的 是 BC 方式挤压后晶粒在 X、Y、Z 三个方向上都产生变形，并且在这三个方向上剪切变形都比 较均匀，在挤压 4 的整数倍道次后，晶粒重新恢复为挤压前的形状。对比其他三种挤压方式， 这种挤压方式可以快速形成等轴晶，因而也是在实际中采用最多的变形方式。  超细晶铜的组织与性能的晶粒尺寸效应(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_83484.html