近20年來, 大塑性變形(SPD)納米結(jié)構(gòu)材料已經(jīng)取得了很大進(jìn)展, 利用大塑性變形方法制備的納米結(jié)構(gòu)金屬和合金往往具有一系列不同尋常的物理、化學(xué)和力學(xué)性能, 因而可在各種結(jié)構(gòu)和功能材料中得到廣泛應(yīng)用[1–6] 作為一種重要的不可熱處理合金, Al–Mg合金(5xxx系列)是迄今為止在低溫儲罐、鋁墻板、照明產(chǎn)品、內(nèi)存磁盤基板、船用發(fā)動機(jī)部件等方面應(yīng)用最廣泛的鋁合金材料[7, 8] 同時, 由于Al–Mg合金與2xxx系列和7xxx系列鋁合金相比, 可再生能力更強(qiáng)、密度更低且成本更低, 已被廣泛用于車身內(nèi)部面板等汽車部件[8] 研究表明, 以Mg為主要添加元素的 SPD Al–Mg合金, 其性能如加工硬化速率、熱穩(wěn)定性、位錯增殖能力、晶粒細(xì)化均得以提高, 從而可提高合金的強(qiáng)度和伸長率[9–11] 因此, 二元Al–Mg合金已經(jīng)引起基礎(chǔ)研究和技術(shù)發(fā)展的廣泛關(guān)注 目前SPD金屬材料的性能與微觀結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系仍未得到令人滿意的理論解釋[5] 例如, 當(dāng)晶粒尺寸減小到100 nm以下時, 納米晶材料的強(qiáng)度和晶粒尺寸之間可能會偏離正常的Hall–Petch關(guān)系, 此時材料的強(qiáng)度還取決于其晶界結(jié)構(gòu)缺陷等因素[5, 12] 因此, SPD合金的強(qiáng)化不僅和常規(guī)強(qiáng)化機(jī)制相關(guān), 還取決于某些新的強(qiáng)化機(jī)制如納米孿晶、非平衡晶界等的作用[1, 5, 6] 高壓扭轉(zhuǎn)(HPT)是SPD中最有前途的技術(shù)之一, 是大塑性變形中細(xì)化晶粒能力最強(qiáng)的技術(shù)[13], 能制備出晶粒尺寸小于100 nm的納米結(jié)構(gòu)材料[2, 14, 15] 隨著近年來新的HPT技術(shù)的不斷開發(fā), HPT材料在需很小尺寸零件的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、需高強(qiáng)度和生物兼容性的生物醫(yī)用材料(如生物植入用微型的彈簧、螺絲等)、需高力學(xué)性能的墊圈以及用粉末固結(jié)法制備功能材料(如儲氫材料和磁性材料) 等方面已經(jīng)顯示出很好的應(yīng)用前景[16] 由此可見, 對HPT材料成分、組織和性能及其相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步研究及開發(fā), 具有重要的理論和應(yīng)用價值 本文對不同成分的二元Al–Mg合金和一種商用AA5182鋁合金在室溫下進(jìn)行了高壓扭轉(zhuǎn)大塑性變形實(shí)驗(yàn), 用 HRTEM 對HPT材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究, 討論了HPT Al–Mg合金的晶粒細(xì)化機(jī)制以及非平衡晶界對材料微觀結(jié)構(gòu)的形成及其性能的影響 1 實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)材料為三種二元Al–Mg(0.5%,