ECAP变形温度对复合材料显微硬度的影响研究

图5.9所示为挤压态和分别在室温、150℃和230℃时采用模角为90°的模具对AZ31-1.0wt％ MWCNTs复合材料ECAP变形1道次后的显微硬度。

图5.9 不同温度下ECAP变形1道次后1.0wt％ MWCNTs复合材料的显微硬度(www.xing528.com)

经过常规热挤压后的1.0wt％ MWCNTs复合材料显微硬度值为90.1HV。在常温下经过ECAP变形1道次后的复合材料显微硬度值可达到120.5HV，与ECAP变形前相比，提高了33.74％。随着ECAP变形温度的提高，复合材料显微硬度值逐渐有所下降，在230℃时ECAP变形1道次后复合材料显微硬度值为115.2HV，但仍明显高于变形前。这是由于经过常规热挤压后，铸造的复合材料内部存在的大量缺陷已经得到一定的减少，显微组织也得到初步改善。在ECAP变形过程中产生的纯剪切应力作用下，复合材料组织发生流动，这种流动导致复合材料内部的孔隙等得到闭合，从而使材料内部的缺陷进一步减少，显微组织得到明显改善。而且MWCNTs增强镁基复合材料作为多晶体金属材料，是一个连续的整体，不允许各个晶粒在任意滑移系中自由变形，否则会引起开裂，由于各个晶粒的取向不同，各晶粒的变形既相互促进又相互阻碍，刚开始必然是多系滑移，从而形成了杂乱的位错缠结，位错密度很高，亚晶尺寸又比较小，晶界所占比例较高，晶格的畸变能较高，位错运动将受到很大的阻力，晶界滑动和迁移也会受到很大的阻力。从总的效果来看，位错在增加，位错密度增大，晶粒细化作用较明显^[130，131]。因此，ECAP变形温度越低，复合材料的变形抗力越大，应变硬化越明显，硬度提高越显著。