Page 85 - 机械工程材料2024年第十一期

唐 环，等：等通道转角挤压变形超细晶纯铜的组织与性能

载荷为9.8 N，保载时间为10 s，测17个点取平均值， 线，并用环氧树脂将测试面以外部分进行封装，仅留
测试点分布见图1。采用ETM-104C型电子万能试 出面积25 mm 的测试表面。将待测试样在腐蚀介质
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验机进行室温拉伸试验，拉伸试样形状和尺寸如图2 中浸泡24 h，待系统稳定后分别测定开路电位、交流
所示，拉伸速度为2 mm · min −1 。 阻抗谱（EIS） 和动电位极化曲线。交流阻抗谱测试
时的频率为0.1 Hz~100 kHz，动电位极化曲线扫描
范围为−0.3~0.3 V，扫描速率为0.002 V · s −1 。使
用ZSimpWin软件对EIS进行拟合，利用Tafel外推
法对极化曲线进行拟合。采用SEM观察试样腐蚀
表面的微观形貌。

2 试验结果与讨论
2.1 显微组织
图 1 显微硬度测试点分布 由图3可见：未经ECAP变形的T2纯铜的组织
Fig. 1 Distribution of microhardness test points 为粗大的等轴晶，晶粒尺寸为30~40 μm，晶粒内伴
有少许孪晶；经过1道次ECAP变形后，原始等轴晶
在剪切应力的作用下被明显拉长，形成了粗大的条
带状组织，与剪切应力方向呈30°~45°， 剪切带宽度
为10~15 μm；经过4道次ECAP变形后，剪切带逐
渐消失，纯铜内部除了存在少量粗大晶粒外，还出
现了大量以细小均匀的等轴晶为主的超细晶组织，
图 2 拉伸试样的形状与尺寸 平均晶粒尺寸约为0.96 μm。采用B C 路径时每道次
Fig. 2 Shape and size of tensile specimen
挤压后试样都会沿同一方向旋转 90°， 使得材料受
采用CHI600E系列电化学工作站进行电化学试 到交变剪切应力作用，不同方向上的剪切带相互交
验，采用三电极测试系统，工作电极为块状试样，参 叉，导致大量晶粒发生破碎细化；随着ECAP道次
比电极为饱和甘汞电极（SCE） ，辅助电极为铂电极， 的增加，材料内部的应变累积量增大，且在多个方
腐蚀介质为质量分数3.5%NaCl溶液。块状试样的 向上受到剪切应力作用，晶粒尺寸逐渐减小且趋于
尺寸为5 mm×5 mm×5 mm，在其背面缠绕一根导 均匀 ［13］ 。

图 3 不同道次 ECAP 变形前后 T2 纯铜的显微组织
Fig. 3 Microstructures of T2 pure copper before (a) and after ECAP deformation for different passes (b–c): (b) one pass and (c) four passes

2.2 力学性能 和抗拉强度相较于原始退火态分别提高了43.8%和
由图4可以看出， 不同道次ECAP变形前后的T2 51.5%，断后伸长率略有降低，但总体上表现出较好
纯铜在拉伸过程中均没有明显的屈服阶段。由表1 的塑韧性。这是由于在多道次ECAP过程中，剧烈
可见：随着ECAP道次的增加，T2纯铜的抗拉强度 的塑性剪切变形使得材料内部累积大量应变，晶粒
和显微硬度增大，硬度分布逐渐均匀，断后伸长率降 显著细化，变形均匀性得到改善 ［14］ ，在位错强化和
低；经过4道次ECAP变形后，T2纯铜的显微硬度 细晶强化等机制的共同作用下，材料的力学性能得
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