Page 84 - 机械工程材料2024年第十一期

2024 年 11 月 第 48 卷 第 11 期 Vol. 48 No. 11 Nov. 2024

DOI：10. 11973/jxgccl230528

等通道转角挤压变形超细晶纯铜的组织与性能

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唐 环 ，王晓溪 ，张 翔 ，佟鑫龙 ，张 飞 ，崔海涛 1
（1. 徐州工程学院机电工程学院，徐州 221000；2. 江苏徐工工程机械研究院有限公司，徐州 221004）
摘 要： 在室温下采用B C 路径（每道次挤压时将试样绕其轴线沿同一方向旋转90°）对T2纯铜进
行4道次等通道转角挤压 （ECAP），研究了不同道次ECAP变形前后纯铜的显微组织、力学性能和耐
腐蚀性能。结果表明：经过1道次ECAP变形后， 纯铜内部形成粗大的条带状组织，与剪切应力方向
呈30°~45°；经过4道次ECAP变形后，纯铜晶粒发生显著破碎与细化，出现了大量的超细等轴晶组
织，平均晶粒尺寸约为0.96 μm；4道次ECAP变形后纯铜的显微硬度与抗拉强度较未变形显著提高，
增幅分别为43.8%和51.5%；随着ECAP道次的增加，纯铜的溶液电阻、电荷转移电阻和极化电阻
均增大，开路电位和自腐蚀电位均升高，自腐蚀电流密度减小，耐腐蚀性能提升。
关键词： ECAP变形；交变剪切应力；超细晶纯铜；力学性能；耐腐蚀性能
中图分类号：TG376 文献标志码：A 文章编号：1000-3738（2024）11-0076-06

0 引 言 线沿同一方向旋转 90°）制备的材料晶粒细化效果
最佳 ［10］ 。近年来，国内外研究人员针对ECAP制备
纯铜因具有优良的导电性、导热性、延展性和耐
的超细晶纯铜的显微组织和力学性能开展了大量研
腐蚀性而被广泛用于通信、电子电气和船舶军工等 究 ［11-12］ ，但对其耐腐蚀性能的研究却鲜有报道。作
［1］
领域 。随着现代产业的升级，传统生产方法制备
者以T2纯铜为研究对象，在室温下采用B C 路径对
的铜制构件在服役过程中常因强度不足而发生脆性
其进行4道次ECAP试验， 研究了不同道次ECAP变
［2］
断裂 ，铜材料性能的进一步提升成为研究热点。
［3］
金属材料的性能与其组织密切相关 ，当晶粒 形后T2纯铜的显微组织、力学性能和腐蚀行为，以
期为纯铜材料的改性研究和工程应用提供技术指导
细化至亚微米甚至纳米级尺度时将表现出更优异的
与理论依据。
综合性能 ［4-5］ 。杨泽洲等 ［6］ 研究发现，超细晶D6A
钢具有较高的动态拉伸强度和良好的延展性。雷漫 1 试样制备与试验方法
江等 ［7］ 研究发现，超细晶钛在质量分数 3.5%NaCl
试验材料为均匀化退火态T2 纯铜圆棒，直径
溶液中的疲劳极限高于粗晶钛，并且耐腐蚀疲劳性
为15 mm，化学成分（质量分数/%）为99.960 0Cu，
能也更优异。剧烈塑性变形技术是制备块体超细晶
0.000 8Fe，0.000 9S，0.000 9Zn，0.000 7P，余Ni等。
材料的重要方法之一，其中等通道转角挤压（equal
采用线切割加工出尺寸为ϕ15 mm×80 mm的圆柱
channel angular pressing，ECAP） 是最有效的方法。
形坯料，采用Y32-100型液压机在室温下对坯料进
ECAP技术通过在模具通道转角处设定特定角度，
行 4 道次ECAP试验，通道直径为 15 mm，内角为
使坯料转角时受到剧烈剪切变形，从而达到晶粒细
化的目的 ［8-9］ 。在ECAP过程中，每道次挤压时可 120°，坯料与模具通道间用石墨-机油润滑，以减小
摩擦对坯料变形的不利影响，挤压路径为B C 路径，
将试样绕其轴线旋转一定角度，形成不同的挤压路
挤压速度为1 mm · s −1 。
径，其中采用B C 路径（每道次挤压时将试样绕其轴
采用线切割在不同道次（1，4道次）ECAP变形
前后的坯料上切取若干块状试样，将试样进行研磨、
收稿日期：2023-10-31；修订日期：2024-10-12

基金项目：江苏省自然科学基金资助项目（BK20201150，BK2022 机械抛光和振动抛光后，用无水乙醇超声清洗，采
1212） ；江苏省高校自然科学研究重大项目（21KJA460007）； 用MIRA LMS型扫描电子显微镜（SEM）的电子背
江苏省“333高层次人才工程”培养资助项目；江苏省大学
散射衍射（EBSD） 模式观察显微组织，加速电压为
生创新创业计划训练项目（202311998006Z）
20 kV，利用Channel 5 软件分析晶粒分布及尺寸。
作者简介： 唐环（2002—），男，江苏连云港人，本科生
通信作者（导师）：王晓溪教授 采用HVS-1000A型显微维氏硬度计测试显微硬度，
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