[發(fā)明專(zhuān)利]制備超細(xì)晶材料的大塑性變形方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810058520.2
• 申請(qǐng)日: 2008-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101294238A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史慶南;顧振華;起華榮;王效琪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C21D7/13
• 分類(lèi)號(hào): C21D7/13;C22F1/00
• 代理公司: 昆明正原專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 徐玲菊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超細(xì)晶材料的制備方法，特別是制備塊狀均勻超細(xì)晶材料的大塑性變形方法，屬于材料塑性加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，大塑性變形技術(shù)(Severe?Plastic?Deformation，SPD)因能夠制備具有超細(xì)晶尺寸、獨(dú)特顯微組織結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的機(jī)械物理性能的超細(xì)晶材料，而備受各國(guó)研究學(xué)者的關(guān)注，使得該技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。但是，從實(shí)際工業(yè)應(yīng)用角度分析，通過(guò)低成本工藝來(lái)制備組織均勻的超細(xì)晶材料是大塑性變形技術(shù)的主要問(wèn)題。在現(xiàn)有的大塑性變形方法中，等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形(Equal?channel?angular?pressing，ECAP)是最近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外的一個(gè)研究熱點(diǎn)。但是該方法存在的問(wèn)題是：需要進(jìn)行五道次甚至更多道次來(lái)累積應(yīng)變量制備超細(xì)晶材料，同時(shí)由于各道次的反復(fù)剪切會(huì)使其納米結(jié)構(gòu)的均勻性難以控制。采用該方法的多道次擠壓還會(huì)較大程度地減少模具的使用壽命，增加生產(chǎn)成本，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明首次提出一種制備超細(xì)晶材料的大塑性變形方法——反復(fù)鐓擠法(Cyclic?Equal?Channel?Compression，CECC)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種制備超細(xì)晶材料的大塑性變形方法，包括等通道轉(zhuǎn)角擠壓步驟，其特征在于經(jīng)過(guò)下列工藝步驟：

(1)原材料制備：根據(jù)實(shí)際需要選擇材料的長(zhǎng)、寬、高尺寸，控制長(zhǎng)和寬等量，高度為長(zhǎng)度的2-3倍；

(2)均勻化退火：將材料在下列工藝條件下進(jìn)行均勻化退火，以減小其殘余內(nèi)應(yīng)力且獲得均勻組織：在350～600℃溫度下退火1～2.5小時(shí)，之后隨爐冷卻至室溫；

(3)鐓擠變形：

(A)壓縮擠壓變形：在壓縮模具型腔內(nèi)按每毫升機(jī)油配0.5～1克二硫化鉬的配比涂抹潤(rùn)滑劑，之后將被加工材料放入其中，在擠壓速度為0.1～5mm/s，擠壓力從1噸逐漸增大到15噸的條件下進(jìn)行擠壓，保持?jǐn)D壓后的材料形狀、尺寸與擠壓前相同，即原始的高度和擠壓后的寬度相同，而原始的寬度和擠壓后的高度相同，脫模取出材料；

(B)等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形：將(A)步驟擠壓過(guò)的材料放入內(nèi)角為90°，外角ψ為30°的等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具中，在沖頭壓力為0.5～3噸力的條件下向下擠壓材料，使材料產(chǎn)生較為理想的剪切變形，同時(shí)保持?jǐn)D壓后的材料橫截面積和形狀不變，脫模取出材料；

(4)重復(fù)鐓擠變形：將取出的材料重復(fù)2-4次上述(3)步驟的(A)壓縮擠壓變形和(B)等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形，并保持?jǐn)D壓后的材料橫截面積和形狀不變，從而制得累積應(yīng)變的超細(xì)晶材料；

(5)退火：將經(jīng)過(guò)(4)步驟擠壓后的材料在下列退火工藝條件下進(jìn)行退火處理，以消除加工過(guò)程的硬化和殘余應(yīng)力，獲得均勻穩(wěn)定的超細(xì)晶材料：在100-250℃溫度條件下，退火處理0.5-2h；純銅3個(gè)周期后退火工藝條件是：200℃退火30min。

所述步驟(2)的均勻退火工藝條件適宜處理鋁合金及純銅材料，其它材料的退火處理視不同的材料而有所區(qū)別，但這種區(qū)別是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的。

所述步驟(3)中(A)的壓縮模具型腔的橫截面積與被加工材料的縱截面積相同。

所述步驟(3)中(A)的潤(rùn)滑劑涂抹量為現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)用量。

所述步驟(4)的重復(fù)鐓擠變形次數(shù)視所需材料要求而定，對(duì)鋁合金材料而言是二次，對(duì)純銅材料是三次，其它材料可以是一次，或者是二次或三次，或者是四次。

所述步驟(5)的退火工藝條件，視不同的材料而有所區(qū)別：對(duì)鋁合金材料的退火工藝條件是：150℃下退火1h；對(duì)純銅3個(gè)周期后退火工藝條件是：200℃退火30min。

本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果：采用上述方案，可使本發(fā)明保持?jǐn)D壓變形前后材料的形狀和尺寸不變，以實(shí)現(xiàn)多道次累積變形，由于吸取了等通道轉(zhuǎn)角擠壓法的優(yōu)點(diǎn)，再結(jié)合其它工藝，有效避免了超細(xì)晶材料制備過(guò)程中的不足，實(shí)現(xiàn)了在較少道次的鐓擠變形后，即可獲得均勻的超細(xì)晶組織材料，不僅獲得均勻穩(wěn)定的超細(xì)晶塊材，而且還顯著提高生產(chǎn)效率，延長(zhǎng)擠壓模具的使用壽命，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)還有利于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1

本發(fā)明實(shí)施例所采用的裝置包括兩套模具，即現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)壓縮模具和等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具。