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近年来,研究表明具有非均匀层状结构的材料具有良好的强度和塑性匹配,然而,针对同质非均匀层状结构材料的研究鲜见报道。因此,制备具有非均匀层状结构的同质材料并研究其组织与性能的关系十分重要。本课题以纯度为99.2%退火态纯铝(以下简称2N-Al)为原始材料,利用累积叠轧技术(以下简称ARB工艺)通过控制各层的应变量成功制备了一种同质材料的非均匀层状结构铝/铝多层复合材料,并与传统ARB方式制备的均匀层状材料进行了对比。利用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM),电子背散射衍射(EBSD)等技术研究了非均匀层状结构材料叠轧后、等时退火及短时退火后的显微组织演变规律;采用维氏硬度和万能拉伸试验等实验设备研究了不同累积叠轧工艺制备的材料叠轧后和退火后的力学性能。实验结果表明:(1)叠轧后(轧制焊合态)的ARB2+ARB6样品中,ARB2层(等效应变量为1.6)和ARB6层(等效应变量为4.8)的平均晶粒尺寸分别为0.46?m及0.22?m,具有非均匀层状结构特征。此外,取向差分布存在很大的差异,ARB2层以小角度晶界为主,大角度晶界只有12.4%。而ARB6层以大角度晶界居多,高达61.6%。拉伸测试表明,叠轧后的样品强度显著提高,达到原始退火态样品的4倍以上,但塑性显著下降,总延伸率仅为10%左右。受软质层(ARB2层)的影响,拉伸强度没有传统ARB方式制备的均匀层状结构(ARB6样品)高。(2)退火时,随着退火温度的增加,ARB2+ARB6样品中ARB2层和ARB6层中的晶粒均发生长大,而且ARB6层中的晶粒长大速度明显大于ARB2层,但非均匀层状结构具有较好的热稳定性,如在225℃退火30min时,ARB2层中仍存在沿轧制方向拉长的晶粒,ARB6层的晶粒以等轴晶粒为主。这是由于应变量较大的ARB6层中晶粒的储存能较应变量较小的ARB2层高,这些能量在回复再结晶过程中释放,为晶粒的长大提供更大驱动力。此外随着退火温度的增加,ARB2层中的大角度晶界百分数逐渐增加,由最初的12.4%增加到23.1%。而ARB6层中的大角度晶界百分数逐渐减少,由最初的61.6%减少到44.2%并最终趋近于稳定。(3)拉伸试验结果发现随退火温度增加,强度降低,延伸率增加。在高于225℃保温30min时,曲线有屈服降现象;而225℃保温30min时材料的均匀延伸率出现一个突变性提高。(4)在等时热处理的基础上研究了短时退火热处理,通过对比250℃和275℃退火5min及225℃和250℃退火30min的ARB2层和ARB6层的晶粒尺寸变化发现ARB2层的晶粒尺寸变化相对较小,ARB6层的晶粒尺寸变化较大,表明对力学性能影响较大的为ARB6层。