Al-Cu 合金的性能尚存在进一步提升的客观需求和发展空间。随着先进的材料 成型 技术的出现，尤其是强塑形变形方法的提出和发展，为进一步提高铝合金的性能 提供了新思路。通过对铝合金进行强塑性变形处理，可以有效细化晶粒，提高其 综合力学性能。因此近些年来，各种大变形工艺铝合金的组织结构特点和力学性 能成为了一个热点研究方向。

1。2 强塑形变形（Severe plastic deformation，SPD）

强塑性变形制备的铝合金晶粒尺寸通常在亚微米及纳米级别，其晶界分布主要以大 角度晶界为主。与传统获得超细晶材料方法（如高能机械球磨、快速凝固和非晶材料晶 化）相比[11]，通过强塑性变形可以获得致密且尺寸较大的块体超细晶甚至纳米晶材料， 因而在工业应用中具有较大潜力[12-14]。文献综述

1。2。1 强塑形变形的原理及分类

强塑性变形法（SPD）是一种通过对块体材料进行变形量极大的加工处理，制备出 纳米晶/超细晶材料的工艺方法。基本原理为在剧烈变形过程中，大量位错快速增殖，分 割晶粒，从而实现晶粒极大细化[14]。通过该方法，可获得致密的、尺寸较大的纳米晶/ 超细晶块体材料。Valiev 教授认为，SPD 技术应满足多项条件[15]：1）剪切变形量大；2） 塑形变形过程中温度低；3）变形过程承受高的压力。在这些原则的约束下，SPD 工艺 得到迅速发展，目前，常见的 SPD 工艺包括：等通道转角挤压（Equal Channel Angular Pressing，ECAP）、累积轧制（Accumulative Roll Bonding，ARB）、高压扭转（High Compression Torsion，HPT）、循环挤压（Cyclic Extrusion and Compression，CEC）、 大挤压比挤压（High Ratio Extrusion，HRE）等。其中，高压扭转法是大塑性变形中细 化晶粒能力最强的技术[16]，是 SPD 中最有研究和发展前途的技术之一。

1。2。2 高压扭转法（HPT）

1。2。2。1 高压扭转变形的基本原理

HPT 原理如图 1。1 所示[15]，主要由带圆形凹坑的上下模具组成，上模固定，下模可 以转动。试验前，先将圆形薄片试样放置于下模凹坑内，然后在压力 P 的作用下使下模 靠近上模，模具内的测试圆片状试样被施以数个 GPa 的压力。同时在主动模具转动带动 下，通过主动摩擦对试样截面施加摩擦扭矩，促使变形试样同时产生轴向压缩变形和切 向剪切变形。本质在于有效控制接触摩擦力，通过试样内部剪切变形作用使基体性能得 到强化，将试样与模具间不利的摩擦变成实验扭转的驱动力。其一保证了纵向应力的降 低，有效提高非致密材料的可焊性能；其二可以使试样产生较大的剪切变形，改善试样 内部结构，制备出亚微米级别甚至纳米级别块体材料[17]。

图 1。1 HPT 示意图

1。2。2。2 高压扭转变形量计算

HPT 变形试样的真实应变量可通过下式计算得到[18]：

2   2    1  2

其中 ϕ 是试样的扭转角，r 是试样半径，h 是试样厚度。当 r/h>>1 且 ϕ =2π N 时，其中 N

是加在试样上的扭转圈数，此时公式(1-1)可变为如下公式[19]：

这一关系后来被广泛应用。现代 HPT 装置不断得到改进。试样与模块之间的摩擦力作