等徑角擠扭工藝(Equal channel angular pressing and torsion, ECAPT)是在等徑角擠壓法和擠扭法基礎上發(fā)展起來的一種新型大塑性變形技術(shù)。由于螺旋通道的存在，它實現(xiàn)了“一次擠壓，兩次剪切”的復合變形目的，材料的應變累積效果和變形均勻程度均可得到明顯改善。此外，由于坯料橫截面尺寸和形狀在每道次變形前后均不發(fā)生變化，也為進行多道次ECAPT變形提供了可能性。

　　工程裝備檢測與控制實驗室在自行計的等徑角擠扭模具上進行了A路徑下純鋁粉末材料4道次等徑角擠扭變形，制備出組織和性能優(yōu)良的塊體超細晶鋁。變形溫度為200℃，擠壓速度為1mm/s。此外，為減小變形過程中變形坯料與模具內(nèi)壁之間的摩擦，全程采用MoS2-石墨復合潤滑劑進行潤滑。變形后坯料整體完好，表面質(zhì)量較好，未出現(xiàn)裂紋、斷裂、破壞等現(xiàn)象。

　　坯料變形的均勻程度直接決定變形材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的均勻性，進而影響材料的力學性能和熱穩(wěn)定性。為保證所獲取的超細晶材料組織穩(wěn)定、性能優(yōu)越，并具有工業(yè)使用價值，應盡可能地提高試樣的變形均勻性。分析表明，隨著變形過程的繼續(xù)進行，等效應變的分布梯度不斷減小，坯料的整體變形均勻性顯著提高。4道次變形結(jié)束時，除去靠近試樣上下表面的邊緣部分，變形坯料內(nèi)部主要變形區(qū)域內(nèi)的等效應變分布呈現(xiàn)較為均勻的狀態(tài)。這是由于等徑角擠扭工藝螺旋通道的存在，坯料每道次變形后，空間位置都相對于前一道次旋轉(zhuǎn)了90o，因此，4道次等徑角擠扭變形后，坯料完成了一個周期360o的旋轉(zhuǎn)，各個平面均同時受到了剪切變形作用，變形均勻程度大大提高。

　　檢測表明，ECAPT工藝對純鋁粉末材料具有極強的致密效果。材料致密程度的改善在單道次ECAPT變形后最為明顯，坯料主要變形區(qū)內(nèi)的大量微孔隙已基本消失。隨著變形道次的增加，殘余孔隙的數(shù)目和大小不斷減少。經(jīng)3道次ECAPT變形后，坯料整體已接近于完全致密，4道次ECAPT變形后，坯料的相對密度達到0.99757。材料致密程度的提高主要歸因于較大的塑性剪切應變和較高的靜液壓力。在這兩個有利因素的雙重作用下，殘余孔隙不斷地收縮、減小，最終實現(xiàn)有效焊合。透射電鏡觀察表明，經(jīng)1道次ECAPT變形后，材料內(nèi)部形成大量位錯胞；經(jīng)4道次ECAPT變形后，變形組織的取向性消失，胞壁上的位錯纏結(jié)也被平直而清晰的新界面取代，小角度晶界逐漸向大角度晶界轉(zhuǎn)化，最終在材料內(nèi)部形成了大量尺寸細小、分布均勻且具有大角度晶界結(jié)構(gòu)的等軸超細晶組織，平均晶粒尺寸約為600nm。

　　力學測試表明，由于晶粒細化程度的不斷增大，材料的強度得到提高，經(jīng)4道次ECAPT變形后，純鋁的抗拉強度高達123.3MPa。顯微硬度也隨著ECAPT變形累積應變的增加而增加，1道次變形后增幅最為明顯。隨著擠壓道次的增加，試樣的硬度逐漸趨于穩(wěn)定。當ECAPT變形至4道次時，顯微硬度約為48.5HV。