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图1.4 高压扭转原理图[32]
图1.4是HPT手段的原理图[32]。模具主要由冲头和下模组成，在上下两个模具之间放置薄片圆盘形状的试样。在室温或者一定加热温度下，通过对冲头增加几个GPa的压力，同时下模发生扭转。由于试样在模具内大小不产生变化，较大的压力和摩擦力作用在试样的侧边，使侧边受到很大的剪切应变，试样产生极大的变形，从而样品晶粒得到细化。而且因为模具的原因，试许用应力下样品的剪切变形是在高静水压力的条件下产生的，试样不容易发生破裂。在HPT变形过程中，冲头的旋转圈数决定了材料的变形量，其等效应变可以表示为[33]：
（3）
式中： 为冲头的旋转圈数， 为离试样中心的距离， 为试样厚度。其等效应变可以由下式计算：
（4）
HPT变形方法可以有效地细化晶粒，制备的合金有着独特的性能，如超高的强度和高温下优良的塑性等[33]。目前，纯铜[13]、纯钛[34]、纯镍[35]、铝及铝合金[36]以及一些金属间化合物[37]等材料已经成功应用HPT变形方法来获得超细晶材料。但是HPT方法不能对大块体样品进行变形，这一使用条件制约了它的发展，不能成为工业化生产工艺[32]。
1.4 课题研究的意义及内容
钨作为一种重要的战略性金属，除了拥有与其他金属材料相同的优点，还有着其自身独特的性能，因此钨材料在军事、工业、日常生活等方面都有着十分广泛的应用，改善钨的一些性能是极有意义的。工业纯钨经过SPD变形后晶粒得到细化，制备的超细晶组织对于其力学性能和脆性的改善有着重要的影响。但是钨的熔点极高，还是一种本征脆性金属，要实现纯钨的塑性变形的难度很高，目前国内外关于钨组织超细化的研究及文献很少，大多都集中在钨的变形机理和超细晶钨的组织观察，对于其韧脆性能的改善还鲜少报道。
本课题在理论研究的基础上，采用剧烈塑性变形中的ECAP方法对工业纯钨的晶粒进行细化，并随后进行不同应变量的轧制变形。通过对纯钨及变形试样进行显微组织观察、力学性能测试、密度测试，研究ECAP及随后的轧制变形对纯钨的组织及力学性能演变的影响，以及组织和性能之间的关系，初步解释位错在其中的作用，初步探索工业纯钨细晶强韧化的原因。