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定向凝固CuCrZr合金C-ECAP组织及性能定向凝固CuCrZr合金C-ECAP组织及性能

摘要：本文通过采用定向凝固法制备CuCrZr合金，并进行等通道转角挤压（C-ECAP）处理，研究了该合金的微观组织演变和力学性能。结果表明，C-ECAP处理显著细化了CuCrZr合金的晶粒尺寸，形成了多层次的组织结构。同时，C-ECAP处理还显著提高了CuCrZr合金的硬度和强度，但降低了其塑性。

关键词：定向凝固、CuCrZr合金、等通道转角挤压、组织演变、力学性能

1.引言

定向凝固是一种通过控制金属凝固过程中晶粒生长方向的方法，可以制备出具有优异性能的金属合金。CuCrZr合金是一种重要的结构材料，具有优异的抗热辐射、蠕变和抗氧化性能，广泛应用于航空航天、核能和高热载荷设备等领域。然而，由于CuCrZr合金晶粒尺寸较大，其力学性能与应用要求存在一定差距。

等通道转角挤压（C-ECAP）是一种可用于处理金属材料的变形加工方法，能够实现显微组织的细化，并提高材料的力学性能。因此，本研究通过将定向凝固法与C-ECAP处理相结合，旨在研究CuCrZr合金的微观组织演变和力学性能，为优化CuCrZr合金的应用性能提供理论依据。

2.实验方法

2.1材料制备

采用真空自支熔炉对CuCrZr合金进行定向凝固，制备出具有定向凝固结构的合金试样。

2.2C-ECAP处理

采用等通道转角挤压仪对定向凝固的CuCrZr合金试样进行C-ECAP处理。处理温度为XX℃，应变速率为XXs^-1，总应变量为XX。

3.结果与讨论

3.1组织演变

经过C-ECAP处理后，CuCrZr合金的晶粒尺寸显著细化，并形成了多层次的组织结构。在材料内部形成了大量的亚晶界和位错，对晶粒的生长起到了限制作用。此外，还观察到了晶粒间的大量析出相，有助于提高材料的强度。

3.2力学性能

经过C-ECAP处理后，CuCrZr合金的硬度和强度显著提高。这是由于细化的晶粒尺寸和亚晶界的存在提高了材料的位错密度，增加了材料的应变硬化能力。然而，C-ECAP处理同时降低了CuCrZr合金的塑性，使其变得更加脆性。

4.结论

通过定向凝固和C-ECAP处理，成功实现了CuCrZr合金的细化和强化。经过处理后，CuCrZr合金的组织结构显著改变，晶粒尺寸减小，位错和亚晶界增多，析出相增加。同时，材料的硬度和强度得到显著提高。然而，塑性降低，使其应用范围受限。进一步的研究可以通过改变C-ECAP处理参数和添加次元助剂等方法，优化CuCrZr合金的力学性能和塑性。

经过C-ECAP处理，CuCrZr合金的晶粒尺寸显著细化，并形成多层次的组织结构。大量的亚晶界和位错限制了晶粒的生长，并观察到晶粒间的大量析出相，有助于提高材料的强度。处理后，CuCrZr合金的硬度和强度显著提高，这归因于细化的晶粒尺寸和亚晶界的存在增加了材料的位错密度和应变硬化能力。然而，处理同时降低了合金的塑性，使其更加脆性。综上所述，定向凝固和C-ECAP处理可用于实现CuCrZ

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