适合大规模生产的强烈塑性加工工艺

适合大规模生产的强烈塑性加工工艺—累积复合轧制轧制是制备板材最具优势的变形方式，但是随着轧制道次的增加，材料厚度减小，产生的总应变受到限制。上世纪末，日本学者提出的一种制备大块体薄板超细晶金属材料和复合材料的剧烈塑性成形技术，即累积复合轧制。这种轧制法可视为若干个单道次压下量为50%的轧制复合的往复循环。采用累积复合轧制法，可以根据实际的生产需要进行重复轧制，获得大应变，通过改变材料内部夹杂物或第二相的分布状态，转换相邻循环道次剪切变形的位置，结合界面元素扩散及晶粒细化来提高层状材料的力学性能，并使其在热处理过程中具有所需的组织特征。众所周知，超细晶材料是当前国内外材料研究的热点。超细晶结构材料常常表现出一系列优异的力学性能，如高强度和良好的韧性、耐磨性等，而且在特定的负荷状态下会表现出超塑性行为。强烈塑性变形是制备超细晶材料的一种重要方法。强烈塑性变形有等通道转角挤压、高压扭转、往复挤压及累积复合轧制等多种工艺，其中累积复合轧制具有轧制后不改变材料断面尺寸、有效细化晶粒及提高材料强度等优点；尤其值得强调的是，累积复合轧制具有连续化生产的可能，从现有研究水平看，累积复合轧制是目前唯一一种可以实现大规模生产层状超细晶块体材料的强烈塑性加工方式，已成功用于航空航天、汽车用层状材料等多种材料的生产。而且，与其它强烈塑性变形工艺相比，累积复合轧制不受材料厚度减小的限制，无需复杂的生产设备，因此具有很广阔的应用前景。在累积复合轧制过程中，晶粒内位错大量累积，同时产生小角度晶界的亚晶。随着应变的增加，这些小角度晶界的间距缩短，位向差增加，最终因动态回复与二次晶粒的旋转机制共同导致晶粒细化。累积复合轧制不仅是轧制变形，也是界面的复合过程，所以对轧制复合影响较大的变形温度及表面质量同样是决定累积复合轧制生产的层状材料综合力学性能好坏的关键因素。随着累积复合轧制道次的增加，结合界面不断增加，在横截面积不变的情况下，层厚度显著减小。当应变累积到一定量时，形成的薄片状晶界与大取向差晶界之间的距离缩短；同时，轧制应变和剪切应变导致大量位错积累，促使大角度晶界形成，从而产生更多等轴晶粒。另一方面，在反复轧制变形中，新结合表面的氧化物或者夹杂物被碎化并呈均匀的弥散分布，对晶界迁移起钉扎作用，在强化材料的同时也阻碍晶粒的长大，维持细晶组织。累积复合轧制材料组织一般由大量大角度晶界和小角度晶界混合组成，其强化机制来自小角度晶界的位错强化和大角度晶界的晶粒尺寸强化的共同作用。累积复合轧制工艺制备的材料，其强度通常比一般晶粒材料高2~4倍。(一员)本文来源锌钢百叶窗: