1实验材料和实验方法
1.1材料的制备
实验材料以铸造高纯铝(纯度为99.99%)作为实验对象。将材料加工为尺寸为15mm×15mm×90mm的长方体试样。将试样放入等通道角挤压模具中，采用石墨润滑剂，以1mm·s－1的速度，进行多道次的室温ECAP变形。其中ECAP模具通道的内角φ=90°，外角Ψ=20°。采用Bc路径反复挤压1～8道次。采用C路径反复挤压1～4道次。Bc路径是指前一次挤出的试样按同一方向旋转90°后进入下一次挤压。C路径是指前一次挤出的试样按同一方向旋转180°后进入下一次挤压。
1.2拉伸试验
对高纯铝多道次等通道角挤压后的试样进行拉伸性能测试，按照GB/T228.1—2010［9］制备拉伸试样，采用200kN型电子万能试验机进行拉伸试验。
1.3硬度实验
金属材料的硬度是其力学性能的主要参考之一，试样的晶粒越细，硬度越高，所以通过硬度值也可以反映出材料晶粒的尺寸变化。切取硬度试样，采用FM－700数字显微硬度计，对挤压后的试样进行显微硬度测试。
1.4热稳定性实验
为检测高纯铝经过ECAP实验后的热稳定性，设计两组实验:第1组将1～4道次的试样进行加热到100℃保温1h的退火实验;第2组将1～4道次的试样进行加热到200℃保温1h的退火实验，对退火后的试样进行拉伸试验和维氏硬度实验。
2实验结果与分析
2.1抗拉强度和伸长率分析
高纯铝经过ECAP实验后的拉伸力学性能见表1。可见高纯铝的抗拉强度在经过挤压后有了明显的提高，抗拉强度从第1道次到第3道次不断提高，升高趋势相似，在第3道次达到最大值为108MPa。在第4道次时抗拉强度出现下降趋势，如图1所示。这应该是由于第1次变形后高纯铝晶体内部晶粒减小且产生大量位错，使抗拉强度大幅度提高，随着应变量增加，抗拉强度不断提高。到挤压至第4道次时，位错被堆积和湮灭，位错数量有所下降，且保持稳定，进而出现动态回复和动态再结晶使强度下降［9］。在5道次挤压后，抗拉强度比前一道次略有提升，但随后几道次的抗拉强度还是呈下降趋势，在第6道次达到最低，为81MPa。高纯铝经过ECAP挤压变形后的伸长率在经过第1道次的挤压后明显下降，随着挤压道次的增加，试样的伸长率略有提升，但总体呈下降趋势并逐渐趋于稳定。这是因为经过第1道次挤压后高纯铝内部产生大量内应力，导致伸长率下降。
2.2硬度分析
经过Bc路径ECAP第4道次的挤压后高纯铝的硬度从最初的43.38HV提高到59.8HV，提高了37.8%。同样，C路径ECAP挤压至第4道次后，硬度也达到了54.6HV，提高了25.8%。可见从1道次至4道次晶粒在不断地细化。从图2看出，对比Bc路径和C路径可以发现在第3和第4道次挤压后，Bc路径挤压得到的硬度比C路径挤压后的硬度高。Bc路径在第2到3道次之间硬度剧烈提高，相比C路径硬度则均匀升高。
2.3热稳定性分析
高纯铝热稳定性的检测是通过对加热处理过的高纯铝进行拉伸试验和硬度测试。图3和图4分别是Bc路径和C路径制得的高纯铝退火后硬度，从图中可以得出，经过加热到100和200℃进行退火后，试样的硬度明显下降。对比可以发现，经Bc路径挤压的试样退火后，第3和第4道次比前两道次硬度下降的幅度大。而C路径则是第2和第4道次的硬度下降幅度大，而其他两道次退火后硬度下降较小。对比加热温度可以发现，加热到100和200℃后退火，对退火后的硬度没有太大的影响。图5是挤压过第5道次至第8道次的高纯铝试样，从图5中可以看到:高纯铝在经过较高道次的ECAP挤压后，试样经过200℃退火后，其抗拉强度下降;试样经过100℃退火后，抗拉强度在第6和第7道次均高于未经热处理的挤压试样。对比100和200℃退火，试样经200℃退火后的抗拉强度明显下降，下降幅度比100℃退火后大很多。可见退火温度不同对抗拉强度的影响不同。
3结论
(1)高纯铝在ECAP第3道次后抗拉强度达到最大值为108MPa，伸长率在第1道次后剧烈下降，由44%下降至18.3%，随后抗拉强度下降，随挤压次数增加趋于稳定。(2)高纯铝的硬度随着挤压道次的增加不断上升，到4道次后，Bc路径高纯铝硬度为59.8HV，C路径高纯铝硬度为54.6HV文学期刊。(3)退火后高纯铝的的硬度和抗拉强度都有所下降，不同的退火温度对退火后硬度的影响几乎相同，而对抗拉强度的影响差别较大。
作者：高松松 王进 单位：青岛理工大学
