中文摘要：

本项基础研究包含互相联系的两部分一是以仿真模拟、大应变变形实验、组织结构与力学性能的表征为基础，研究一种集成连轧与等通道转角技术（ECA）从而实现对金属材料实施高效、连续、平稳、低耗能、表面平整并对材料晶体取向有强的调控功能的大应变变形技术及其工作原理；二是研究大应变铝材的微结构参量（位错密度、低角度界面和高角度界面）与其强度之间的基于物理的数学模型，进而揭示出铝材大应变高强化所需的微结构参量配比关系及其理论根据。通过该项基础研究，为金属材料大应变加工技术的发展和铝材应变强化机理的揭示提供科学依据。

结论摘要：

大应变加工已成为细化和调控材料组织结构的一个重要途径。连轧驱动的等通道转角大应变技术综合了连轧技术连续生产、驱动力大的特征和等通道转角技术（ECA）技术剪切应变大、对晶体取向调控能力大、组织细化程度高的特征。对连轧－ECA集成大应变技术的主要影响因素（轧制轮对数、轧制轮异步工艺、轧制轮与工件间的摩擦系数、轧制轮转速、轧制轮压下量等）的研究表明1-6对轧制轮时，轧制轮对数为3-4对时大应变加工的能耗最低；下轮比上轮转速低时主动轮扭矩降低、能耗低；摩擦系数低时出现打滑和顶镦镦宽现象，高时出现凹凸不平现象；轧制轮线速度提高，能耗降低。提高轧制压下率增大有效应变，但能耗增加；通道夹角夹角大于等于92.8°，工件翘尾现象明显改善，能耗在通道夹角100°最小；综上所述，该技术最佳工艺参数为轧制轮4对，异步工艺驱动、上下轮转速比1~1.37:1，轧制轮与工件间摩擦系数0.3~0.5，轧制轮线速度4~16 mm/s，轧制压下率50～67％，通道夹角100°。对高性能连轧－ECA集成大应变技术形成机理的研究表明模拟结果可以有效指导设计制造连轧－ECA集成大应变设备；装备驱动力大，可以加工出长度不受限制、表面平整的工件，加工过程平稳、高效、无打滑现象发生。 大应变对材料产生强化的机理一直是一个备受关注的研究主题。对铝材在连轧－ECA集成大应变技术加工过程中组织结构与力学性能的演变行为的研究表明大应变CP Al不能有效累积位错，大应变5052 Al可以有效累积位错，即固溶元素有助于材料累积位错；大应变CP Al比大应变5052 Al存在较多的高角度晶界，CP Al内位错更易发生长距离滑移而淹没在晶界而使晶界角度增大；大应变加工大幅提高了强度，并显著改变了晶体取向。对铝材大应变微结构变化与强度提升之间的基于物理的定量关系的研究表明对于大应变CP Al，相对于低角度晶界强化，晶粒内部的位错强化很低，而对于大应变5052 Al，低角度晶界和晶粒内部位错都起了大的强化作用；大应变CP Al和大应变5052 Al的高角度晶界强化都较低。对铝材大应变高强化所需的微结构参量配比关系及其理论根据的研究表明相比于非线性叠加理论，铝材大应变强化的机理更加倾向于遵从直接线性叠加理论；铝材大应变高强化主要依靠位错强化和小角度晶界强化，当二者共同存在时，强化效果最佳。