【摘 要】
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高压扭转法（High Pressure Torsion,HPT）和搅拌摩擦加工（Friction Stir Processing,FSP）是两种制备超细晶材料的剧烈塑性变形方法,它们都能使晶粒得到明显地细化。本文采用HPT和FSP的方法,采用剧烈塑性变形方法对超细晶TC4钛合金组织进行了制备。研究了 HPT不同扭转圈数对TC4钛合金的组织演变和显微硬度的影响,探讨了 HPT的晶粒细化机制。研究了不
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高压扭转法（High Pressure Torsion,HPT）和搅拌摩擦加工（Friction Stir Processing,FSP）是两种制备超细晶材料的剧烈塑性变形方法,它们都能使晶粒得到明显地细化。本文采用HPT和FSP的方法,采用剧烈塑性变形方法对超细晶TC4钛合金组织进行了制备。研究了 HPT不同扭转圈数对TC4钛合金的组织演变和显微硬度的影响,探讨了 HPT的晶粒细化机制。研究了不同原始组织对TC4钛合金FSP组织和显微硬度的的影响。另外,对搅拌摩擦加工后得到的超细晶TC4钛合金在低温的环境条件（550～650℃）下进行拉伸试验,研究在不同变形参数下,TC4钛合金的超塑性变形能力和变形力学行为。所得结论如下:（1）冷轧退火态TC4钛合金经850℃/1hAC+550℃/3hAC的加工处理制度后获得了等轴组织,经1010℃/1hWC+550℃/3h AC加工制度后分别获得了片层组织。（2）随着高压扭转圈数的增加,中心不均匀区域的面积逐渐减少,并且当高压扭转圈数增加至20圈时,中心不均匀区域面积的直径为4mm。同时,随着扭转圈数的增加,剪切变形痕迹越来越不明显,由10圈至20圈扭转变形,产生了更多的大角度晶界,并最终细化至80 nm左右。（3）当扭加工转圈数增加时,实验样品的平均显微硬度值增加。同时,等效应变与显微硬度值之间呈线性关系。（4）TC4钛合金经过FSP后,加工区域呈“碗”状结构,由热影响区、搅拌区和母材区组成,并且没有看到热机影响区。在FSP后,发生α相向β相的转变,并且有明显的晶粒细化。（5）对冷轧退火态TC4钛合金和淬火态TC4钛合金进行搅拌摩擦加工,冷轧退火态的TC4钛合金加工前后硬度值没有明显变化,淬火态TC4钛合金的加工区域硬度值明显降低,但仍高于冷轧退火态TC4钛合金经过FSP后的显微硬度值。（6）对淬火态TC4钛合金进行FSP后,进行拉伸试验,合金在650℃,应变速率为3×10-4s-1的条件下,获得了最大延伸率850%。在应变速率为3×10-4s-1和1×10-3s-1时,其超塑变形的主要机制应为晶界滑动。
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