【摘 要】
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Al-5Ti-1B合金作为一种常见的晶粒细化剂在铝合金加工领域内被广泛使用,向铸造铝合金中添加Al-5Ti-1B合金能细化铝合金晶粒,提高铝合金的综合性能。Al-5Ti-1B合金中的第二相特征决定了其细化性能的优劣。利用ECAP大变形工艺能制备具有不同尺寸第二相的Al-5Ti-1B合金。目前,虽然有关于ECAP大变形Al-5Ti-1B合金中第二相破碎的研究,但相关的破碎机理并不完善,第二相的破碎机
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Al-5Ti-1B合金作为一种常见的晶粒细化剂在铝合金加工领域内被广泛使用,向铸造铝合金中添加Al-5Ti-1B合金能细化铝合金晶粒,提高铝合金的综合性能。Al-5Ti-1B合金中的第二相特征决定了其细化性能的优劣。利用ECAP大变形工艺能制备具有不同尺寸第二相的Al-5Ti-1B合金。目前,虽然有关于ECAP大变形Al-5Ti-1B合金中第二相破碎的研究,但相关的破碎机理并不完善,第二相的破碎机理仍需进一步研究。为了解决上述问题,本论文以自制的Al-5Ti-1B合金为原料进行多道次ECAP变形,并研究Al-5Ti-1B合金组织性能的变化。观察Al-5Ti-1B合金晶粒在不同道次ECAP后的特点,分析晶粒的细化机理。通过观察组织中TiAl3相和TiB2相在不同道次ECAP后的演化行为,分析不同道次ECAP变形Al-5Ti-1B合金中第二相的演化机理。利用不同道次ECAP变形得到具有不同尺寸第二相的Al-5Ti-1B合金,并分析其细化性能和力学性能。主要获得以下结论:（1）获得了 ECAP大变形Al-5Ti-1B合金晶粒的细化机理。Al-5Ti-1B合金在ECAP过程中,组织中小角度晶界先快速增加,然后小角度晶界转变为大角度晶界,大角度晶界含量升高,形成新晶粒,平均晶粒尺寸减小;随着变形量的增加,小角度晶界转变为大角度晶界的速度大于小角度晶界的形成速度,所以小角度晶界含量逐渐降低。在1～3道次ECAP挤压后,Al-5Ti-1B合金的平均晶粒尺寸由100.7 μm快速减小为15 μm,6道次ECAP挤压后,平均晶粒尺寸为8.6 μm,在后续ECAP挤压过程,平均晶粒尺寸稳定在 8.1 μm～8.6 μm 之间。（2）获得了 ECAP大变形TiA13和TiB2的演化机理。合金经过ECAP变形后,TiAl3发生了明显的破碎。裂纹源存在两种位置,一种裂纹出现在TiAl3内部,另一种裂纹出现在TiAl3边缘,之后裂纹生长、合并,最终贯穿整个TiAl3相,引起TiAl3的破碎。TiAl3的平均尺寸随着ECAP道次的增加逐渐减小。1～5道次,TiAl3的尺寸减小较快;6～10道次,TiAl3的尺寸减小较慢。TiB2的尺寸在1道次后略有减小,2～10道次尺寸不变。4道次ECAP挤压后,组织中的TiAl3和TiB2分布呈现明显的方向性,分布方向与挤压方向夹角约为41°。（3）获得了 ECAP大变形对Al-5Ti-1B合金细化性能的影响规律。1～8道次ECAP变形后,随变形道次的增加,Al-5Ti-1B合金的细化性能越来越好;9和10道次ECAP变形后,Al-5Ti-1B合金的细化性能降低。1～7道次ECAP变形后,随变形道次的增加,合金的起效时间越来越短;8～10道次ECAP变形后,Al-5Ti-1B合金的起效时间变长。铸态Al-5Ti-1B合金和8～10道次ECAP变形后Al-5Ti-1B合金的细化效果在30 min内出现了不同程度的衰减,1～7道次ECAP变形后,Al-5Ti-1B合金的细化效果在30min内不衰减。（4）获得了 ECAP大变形对Al-5Ti-1B合金力学性能的影响规律。对铸态Al-5Ti-1B合金进行10道次ECAP变形后,Al-5Ti-1B合金的抗拉强度、伸长率和硬度分别为218 MPa、20.6%和125 HV,抗拉强度和硬度明显提高,伸长率有所下降。在1～4道次ECAP变形后,抗拉强度快速升高,伸长率快速降低;在4道次ECAP变形后,抗拉强度缓慢提高,伸长率稳定在20.5%左右。Al-5Ti-1B合金硬度在1～2道次ECAP变形后快速升高,3～10道次ECAP变形后,硬度增加缓慢。
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