退火工艺对ECAP工业纯钛显微硬度的影响

等径弯曲通道变形（ECAP）是一种有效的剧烈塑性变形方法，可以有效地细化材料的晶粒，制备出大块纳米晶或超细晶材料同时也能大幅提高材料的力学性能。作为一种能够获得超细晶的剧烈塑性变形方法而得到了进一步的发展与应用，并被视为块体金属超细晶材料的制备技术之一，是当今国际前沿令人瞩目的课题。

ECAP法制备的超细晶组织是由大角度晶界和小角度晶界构成的非平衡组织，其内部存在很高的缺陷，晶界有很高的畸变能，晶粒间有较高的内应力。因此，研究退火工艺对ECAP工业纯钛性能的影响就显得尤为重要。科研人员对2道次ECAP工业纯钛进行了退火处理，从退火时间和退火温度两方面对ECAP变形后的工业纯钛的硬度进行了分析。

试验所用材料为热轧态的工业纯钛（TA2），化学成分（质量分数，%）为O0.13、H0.004、N0.01、C0.04、Fe0.12，其余为Ti。其原始组织为等轴状的单相α组织，平均晶粒尺寸约为22.2μm。

将热轧板材切割成15mm×15mm×70mm的ECAP试样，采用两通道夹角Φ=120°、外圆角ψ=20°的模具，以每道次之间旋转90°的方式实现工业纯钛2道次等径弯曲通道变形（ECAP）。试验前模具、试样均涂上自制的复合润滑剂。沿变形试样的X面（横截面）截取退火试样，采用箱式电阻炉进行退火处理，退火温度分别为300、400、500、600℃，退火时间分别为1、2、4、8h。采用401MWD型数显显微维氏硬度计测量试样的硬度。为了测得退火时间对试样横截面硬度分布规律的影响，取退火温度400℃，保温时间分别为1、2、4、8h的四个试样测量其硬度分布数值，取的点与点之间间隔1mm。试验结果表明：

（1）工业纯钛（TA2）材料经过ECAP变形后由于剧烈的塑性变形造成加工硬化，硬度增加显著；经过2道次ECAP变形后试样的硬度由原始试样的1548MPa增加到2334MPa。

（2）退火后ECAP纯钛变形试样的显微硬度明显降低，随着退火温度的升高，显微硬度值下降，至600℃时硬度已基本相当于原始样的硬度值。

（3）随着保温时间的增加，显微硬度缓慢降低，保温4h以后，退火时间对硬度值影响较小。

（4）由400℃退火1、2、4、8h，随着保温时间的增加，试样横截面硬度分布趋于均匀。