剧烈塑性变形制备铝及铝合金相较于其他制备方法相比较有以下一系列的优点：设备简单，速度快，效率高，便于同入实际生产，制备的样品质量高[3]。

十多年前，Miller[4]等人回顾了轻金属和重金属的应用过程，注意到铝结构正在汽车设计中扮演一个重要角色，并且越来越多用作钢铁的替代品。轻金属除了成本高的缺点以外，与钢相比具有较低的强度。以及其他Liddicoat[5]等人报道说，轻金属微观结构的细化提高了材料强度，通常使用剧烈塑性变形方法通过产生超细晶粒结构来实现材料强度的显着提高。此外，通过Taylor[6]等人以及Zhao[7]等人的工作可以观察到强度与重量比的显着改善，特别是对于铝合金。

Sabirov等人的综述[8]对许多剧烈变形合金的优点和缺点进行了一个很好的总结，并显示了迄今为止已经进行的研究生产超细晶种金属并研究其材料性质的重要性。他们认为近年来，在纳米结构铝合金的研究中取得很大进展。这是因为对于先进结构和功能用途的研究这不仅与通过剧烈塑性变形（SPD）技术制造块状纳米结构材料的新途径的发展相关，并且与提升性能的基本机理的研究也有关。他们讨论了关于应用SPD加工制造具有先进性能的块状纳米结构铝合金的新概念和原理。特别强调了微结构特征与机械、化学和物理性质之间的关系，以及SPD生产的纳米结构铝合金的创新潜力。

1.2  等通道转角挤压

等通道转角挤压是一项高效的超细晶金属材料制备技术，这种方法是通过强剪切应变的积累来显著细化晶粒组织，提高材料性能[9]。

在等通道角压（ECAP）的过程中，由于工件尺寸没有明显的变化，允许累积非常高的应变（难以通过任何其他常规变形技术获得）。它最初由Segal提出，然后由Valiev[10]和世界上其他组织[11-15]开发。在过去20年中，工具设计和ECAP处理过程中发生的现象的基本了解并且取得了巨大进展。它的综合评价可在大量文献中找到[16]。目前，ECAP是用于晶粒细化和获得所谓的超细晶粒（UFG）材料的最受欢迎的剧烈塑性变形（SPD）方法之一，由于晶界强化机理，使材料具有良好的机械性能[17]。

根据霍尔-配奇关系 可知，若能细化晶粒，即降低晶粒的直径d，屈服强度就可以提高，这就是细晶强化[18]。因此细化晶粒是提升铝及铝合金性能的最有效的途径[19]。等通道转角挤压是在20世纪80年代提出，在90年代发现该技术具有细化晶粒的能力，然后逐步用于制备超细晶材料[20]。试样经过ECAP挤压，它的横截面积不会发生变化。也就是说，可以通过多次挤压的方法来多积累变形量，从而有效地细化晶粒。另一方面，ECAP挤压也存在很多缺点，比如工作效率低。本次试验中大量的时间用在这上面，而且一旦出现问题试样就会报废，使前面的工作完全白费了。同时，硬度较高的金属难以进行挤压，又容易开裂，存在一些安全隐患。

图1.1  ECAP模具图与工艺图

本次实验的ECAP模具如图1.1所示。模具中两个通道的横截面完全相同的，以一定的角度相互垂直，它的两个内交角记为 ，外接弧角记为 [20]。在进行ECAP挤压实验时，将样品用石墨纸包裹后放进通道入口，事先对模具的通道用润滑油润滑，然后在压力的作用下，由挤压棒将试样从入口挤入，从出口挤出。试样在经过两通道转角的区域，会产生剪切变形，从而达到细化晶粒的目的。

ECAP的4种加工路线如图1.2所示。ECAP这4种基本的加工路线，会在操作过程中形成不同的滑移系，最终形成差距明显的微观结构。A路线的样品在每次挤压之间不需要旋转，直接进行下一次挤压；BA路线的样品每次挤压之间要向不同方向交替旋转90°；BC路线的样品每次挤压之间都要向相同方向旋转90°（顺时针或者逆时针都可以）；C路线的样品每次挤压之间都要旋转180°。