1Al/Al-TiC层状材料
铝及铝合金具有一系列无可比拟的优点，密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。铝在地壳中储量丰富，因而获得了十分迅猛的发展，广泛地应用于交通运输、包装容器、航空航天、机械电器、电子通讯等高新技术领域。与基体Al合金相比，由于具有高的弹性模量、强度、硬度以及良好的抗疲劳和耐腐蚀能力，陶瓷颗粒增强Al基复合材料已经成为最具有发展前景的复合材料之一。
晶粒细化以及复合化能很好地提高铝及铝合金的物理和机械性能。基于Hall-Petch公式，晶粒尺寸0.1-1mu;m的超细晶（Ultra-FineGrained）金属材料具有很高的强度，通常是其相对应的粗晶材料强度的2-6倍。层状金属复合材料（LaminatedMetalComposites）由于具有优异的物理以及机械性能而被广泛地应用于兵器、电力、航空等行业。［1-2］
铝和Al-TiC铝基复合材料结合性比较好；另外变形的时候可以分析界面两边晶粒尺寸，比较一下铝基复合材料和铝的细化效果。国内外主要针对A1-Ti-C系中间合金的制备工艺、显微组织与细化效果、细化机理间的关系进行研究[3-5]，而关于第二相粒子TiC对纯铝的细化作用及细化过程中两种粒子相互配合关系的研究报道不多。图1所示为Al-TiC中间合金的XRD谱。由图1可看出，该合金中只含有第二相TiC相微观组织。Al-TiC中间合金中第二相粒子TiC可作为a(Al)的形核相，且只要保持铝熔体中足够的Ti含量，这种细化粒子均能对工业纯铝达到较好的细化效果。［6］
图1 AI-TiC中间合金的XRD谱
铝具有良好的塑性，铝基复合材料的强度高，但是塑性较差，两者结合在一起制成层状材料。所以本实验通过ARB制备Al/Al-TiC层状材料，预期形成粗晶/细晶构成的非均匀结构组织，使得该材料能综合Al的良好塑性，又能表现出Al-TiC复合材料高的强度。
2累积叠轧
近年来，采用剧烈塑性变形(SPD)来获得晶粒尺寸小于1 lam块体超细晶材料的方法引起了广泛关注。超细晶结构的金属材料相对于传统金属材料在室温下具有较高强度和韧性，在低温或高变形速率下具有超塑性和高耐腐蚀性能，从而使材料的综合性能得到改善。现有的SPD方法包括:高压扭转(HTP)、等通道角挤压(ECAP) .累积轧制(ARB)、多向锻造(MF)、往复挤压(CEC)等。这些方法都是通过对块体金属材料直接进行剧烈的塑性变形，使材料内部的晶粒发生反复的相互剪切变形，在内摩擦力的作用下晶粒被剪切，逐步细化，最终达到超细晶尺寸。但是这些制备方法有所用的设备复杂、价格昂贵、材料制备周期较长等缺点，使得在工程结构材料制备方面受到了限制。虽然制备金属复合板材的方法有很多，如轧制复合法，爆炸焊接法和铸造法等［7］，但是只有累积叠轧工艺(accumulativeroll-bonding，简称ARB)［8］被认为是大塑性变形技术中唯一有希望工业化生产大块金属多层复合板材的方法。［9］
累积叠轧工艺最早是日本Saito等[10]于1999年左右提出来的，其工艺原理如图2所示。累积叠轧是将表面进行脱脂及加工硬化等处理后的尺寸相等的两块金属薄板材料在一定温度下叠轧并使其自动焊合，然后重复进行相同的工艺反复叠轧焊合，从而使材料的组织得到细化、夹杂物分布均匀，大幅度提高材料的力学性能。轧制是制备板材最具优势的塑性变形工艺，然而随着材料厚度的减小，材料的总应变量受到限制。在累积叠轧工艺中，材料可以反复轧制，累积应变可以达到较大值，在理论上能获得很大的压下量，突破了传统轧制压下量的限制，并可连续制备薄板类的超细晶金属材料，同时，经ARB后材料具有两个特性:1、晶粒细化，由于多道次累积塑性应变效应，使材料发生了采用一般工艺技术难以实现的剧烈塑性变形，材料的组织发生了显著的变化。层错能较高的金属，在变形过程中主要软化机制为动态回复，形成细晶粒;层错能较低的金属，亚组织中位错密度较高，易引起再结晶，因而材料在性能上发生明显改善，如强度升高、材料具有低温超塑性等。2、多界面性，由于ARB过程本身的特点，在材料中形成了很多层状界面，并随着轧制道次的增加，这些界面变得越来越不明显，但不会消失;这些界面的存在会大大降低裂纹的扩展能力，提高材料的断裂韧性和损伤容限性能。因此ARB工艺被认为是剧变形工艺中惟一有希望能工业化生产大块超细晶金属材料的方法。ARB工艺中材料的几何变化如表1所列[11]。
目前，ARB已被成功应用于纯铝及铝合金、铜及铜合金、镁及镁合金和低碳钢，国外学者对IF钢板经过七道次累积复合轧制进行了研究，获得了420nm的细晶粒，屈服强度从306MPa提高到870MPa;对铝及铝合金得到了320nm的细晶粒，屈服强度从90MPa提高到220MPa。对累积复合轧制铝合金剪应变分布、晶粒细化机理、显微组织演变、大角度晶界的形成、细晶材料在不同温度下的力学性能进行了研究，为新型细晶复合材料的制备、提高使用性能、挖掘材料的潜力，提供了新的思路。[12-13]
