图1。2  管高压剪切技术示意图

管状材料高压切变技术在材料复合过程中具有以下优势：（1）能够在管状材料内部施加相当高的静水压力，可以对一些比较难以加工的金属进行复合实验；（2）同时加工过程简单，只需连续一次加工就能给材料施加足够高的应变量，并且理论上这个应变量没有上限；（3）可以根据需要选材，实现各种材料的直接复合或者借助过渡材料复合。因此可以说t-HPS是管状材料进行剧烈塑性变形加工方法中难以替代的一种方法，在复合材料及块体梯度材料的制备领域具有广阔的应用前景[17]。论文网

1。2  剧烈塑性变形对材料的显微结构和性能影响

Sapanathan[4]等人采用螺旋轴对称复合挤压技术成功制备了铜包覆铝棒复合材料，经剪切强度测试测得该方法得到的铜铝结合界面剪切强度可达50。5MPa，但其复合界面仍是机械结合。Sabbaghianrad[18]等人比较了经过4道次ECAP和经过4道次ECAP后再经HPT加工的7075铝合金，发现未经HPT处理的试样晶粒平均尺寸约为680nm，而经过HPT20圈处理后的试样中心的晶粒尺寸为310nm。Anne[19]等人用ARB成功制备了Mg-Zn/Al多层复合材料，其中，经过5道次轧制的试样的晶粒平均尺寸为700nm，且结合界面无裂隙，也无分裂脱层，显示出一个良好的结合界面。经过拉伸试验发现，随ARB道次增加，多层复合材料的抗拉强度也得到增强，但是延伸率降低。Mahallawy[20]等人通过ARB制备了Al/Al–12%Si多层复合材料并检测了其微观结构和力学性能，经过叠轧处理的复合试样与原始复合板相比，铝的晶粒尺寸从25nm变为7。2nm，硅的晶粒尺寸由65。6nm变为25。57nm，说明ARB能有效细化晶粒；同时发现两种材料之间结合界面不明显。经过1次叠轧的试样的抗拉强度为270MPa，2次叠轧后试样的抗拉强度为235MPa，且在拉伸试样断裂面上检测到了Si颗粒。经EDX检测发现，由于形变造成了和机械冶金工艺类似的界面扩散，使得结合均匀。而这基于三种基本机制：机械诱导原子位移，沿位错进行管扩散，由剧烈塑性变形引起的空位扩散。Wu[21]等人经ARB制备了镁铝复合板材，经过2道次叠轧的复合试样中的两种金属变形均匀，经过3道次的复合试样中，铝层出现了颈缩，波浪层以及断裂等现象。在高倍放大的镁铝界面发现了大量裂隙及金属间化合物，同时发现铝合金中有拉长的晶粒和层状结构，而镁中没有。并推测拉伸试样断裂可能是由于镁铝间的金属间化合物导致的。Das[22]等人研究了经过HPT处理的6030铝合金的显微结构和力学性能，发现扭转试样的边缘晶粒细化，经过5圈扭转后，试样中心和边缘处的显微结构相似，且都有颗粒物出现，这些颗粒物使试样强度大于经过1圈扭转处理试样。同时，试样从中心到边缘处，硬度增加；随扭转圈数增加，硬度也得到提升，不过4圈时就达到饱和。Ghafari-Gousheh[23]通过ARB制备了多层高纯钛复合材料，发现因氧化层被严重破坏暴露出更多原金属表面使得层间结合更好，同时剪切带交错提高了界面的结合强度，另一方面由于孔隙线引起应力集中，导致试样拉伸性能下降。

可以发现，剧烈塑性变形能有效的细化晶粒，得到超细晶和纳米晶，使材料的硬度、强度及耐磨性等都有一定的提高，同时还具备良好的塑性或韧性，材料的整体性能更加优异。

1。3  研究内容

界面是所有复合材料的核心之一，界面结合质量对复合材料的性能有着极大的影响。因此，通过表征界面相的化学、物理结构，显微组织及力学性能等，我们可以进一步认识界面的作用，从而可以寻找它们与复合材料性能之间的关系。