2009年第3季度评述

近期贵金属科技研究方面的热点动态

(2009年第三季度评述)

 

新近的研究热点:大塑性变形理论及制备方法(2

1.2.3 累积叠轧(ARB

累积轧制(ARB)最早是由Saito等人于1999年左右提出来的,累积叠轧是将表面进行脱脂及消除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。

累积轧制的特点在于:(1)轧制温度低于材料的再结晶温度,防止再结晶消弱其累积应变量;(2)每道次的压下量不得低于50%,以保证轧制后板材能够焊在一起;(3)在每次轧制前,需要对板材进行表面处理,使板材在轧制后结合面有足的强度;(4)细化能力强,与ECAP细化能力相当,轧制道次越多,组织越均匀。

假设在无横向延展平面应变的条件下,采用每道次50%下压量,则经n次轧制后板材的累积Mises等效应变。

累积轧制(ARB)可以制备晶粒尺寸在 的超细晶(UltrafinegrainsUFG)组织材料。并使材料大大强化。通常认为,ARB 工艺中的晶粒组织演变过程可以归纳为:当  较小时( ),可以观察到位错胞的形成,然后,由于多方向滑移的启动,位错胞不断得到细化,位错胞内的位错密度相对较低;随着  增加( ),位错胞转变为超细的亚晶;在更大的 时,组织的演变主要是亚晶界转变为大角度晶界,而不是晶粒细化。电子选区衍射SAD 花样随  增加逐渐呈环状,表明大角度晶界的比例不断增加。文献[85]认为ARB 晶粒细化的机理是小角度晶界转变为大角度晶界。

1.2.4 多向锻造(MF

多项锻造(MF)工艺是由Salishchev等提出的一种制备UFG材料的方法,通常与动态再结晶联系在一起。MF工艺的实质是一个反复多向镦粗与拔长的自由锻过程,其原理如图1.9所示[86]

该工艺的变形温度通常在 为金属熔点)之间,由于变形温度较高,可用来加工塑性较差的材料并降低对设备吨位的要求。但是,MF工艺中材料处于平面压缩应力状态,当材料变形较大时在边部容易出现破裂,同时又由于在高温下变形,晶粒容易长大,所以为了获得最佳的晶粒细化效果,必须选择合理的工艺规程,严格控制变形温度和应变量。此外,MF工艺制备的材料还存在组织不均匀现象,这也是由锻造过程中不同锻造区域材料变形的不均匀性所致。

A. Takayama等研究了经过多向锻造大塑性变形后超细晶在退火过程中的晶粒粗化行为。结果表明多向锻造大塑性变形后铜晶粒粗化行为分为孕育期,有限粗化期和传统粗化期。Salishchev采用多向锻造方法制得了晶粒尺寸为100nmTiAl块体材料,后来,又制得了晶粒尺寸为400nmTi-6Al-4V块体材料。ABelyakov等采用多向锻造对纯铜及不锈钢等材料进行了加工,晶粒尺寸可以达到数百纳米。

1.2.5往复挤压(CEC

往复挤压的基本原理如图1.10所示,模具内有两个截面积相等、在一条直线上、中间有一个颈缩区分开的模腔,在模腔的两边分别装置1个挤压头。在挤压过程中,试样在挤压头的作用下达颈缩区,此时,试样将受到正挤压变形,挤压后的试样在另一个模腔的挤压头作用下,发生墩粗变形。当第一模腔内的试样全部被挤压到第二模腔时,再重复上述过程反向压回,就完成一个动作循环。重复以上过程,直至获得所要的应变为止,这时移去一侧挤压头,就可以将试样挤出成型。原则上说这一过程可以无限次的进行下去,从而获得无限大的应变和细小均匀的等轴晶粒。

往复挤压工艺的特点在于:(1)能够制备大体积均匀细晶材料,有实现商业应用的前途;(2)可以获得任意大的应变而没有试样破裂的危险;(3)挤压工艺与压缩工艺同时进行,连续变形,无需改变试样的原始形状。

1.2.6 反复弯曲压直(RCS

反复弯曲压直法工作原理如图1.11所示。反复将低温试样放在两个齿形模具的压力作用下发生弯曲变形,经严重的弯曲变形,工件呈波纹状;然后用两个平砧对波纹状工件进行压直处理,以恢复工件的形状,每次工序的弯曲平直间试样转动90°,试样的应变量可以用弯曲平直道次数来计算。通过该方法,在不改变工件横截面几何形状的情况下,可以将晶粒尺寸细化到纳米量级。

1.2.7 大比率挤压(HRE

近年来,大比率挤压作为大塑性变形的有效工艺,也得到了一定程度发展。大比率挤压的基本原理是通过大的挤压比,使材料在较大的挤压力作用下,产生大塑性变形,从而达到细化晶粒的目的。大比率挤压区别于一般挤压工艺的特点是:(1)挤压比大,通常的挤压比大于50:1以上;(2)挤压工艺可以为一次大比率挤压和多次累积大比率挤压。

 

 

Copyright 1999-2009, Sino-Platinum Metals Corp.LTD., All Rights Reserved
贵研铂业股份有限公司.版权所有
滇ICP备06001805号