[發(fā)明專利]一種連續(xù)扭轉擠壓大塑性變形方法及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010443350.0
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111922106B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 陳勇剛;陳建春;黃躍文
• 申請（專利權）人: 湖南乾龍新材料有限公司
• 主分類號: B21C23/00
• 分類號: B21C23/00;B21C23/08;B21C31/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發(fā)明涉及一種連續(xù)扭轉擠壓大塑性變形方法及其應用，屬于塑性加工成形技術領域。本發(fā)明利用連續(xù)擠壓階段產(chǎn)生的變形力和變形溫度，為扭轉擠壓提供變形所需的熱力條件；同時在連續(xù)擠壓變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生沿坯料軸向劇烈剪切和扭轉擠壓變形區(qū)內(nèi)周向剪切變形，以實現(xiàn)大的交叉剪切塑性變形。本發(fā)明將連續(xù)擠壓和扭轉擠壓各自的變形特點結合起來，增加單道次應變量從而減少擠壓道次，是一種可工業(yè)化應用的連續(xù)大塑性變形新方法。同時，具有操作簡單、工藝穩(wěn)定，所得產(chǎn)品性能優(yōu)良，可廣泛應用于超長尺度中小規(guī)格管、棒、型、線材的工業(yè)化生產(chǎn)。

技術領域

本發(fā)明涉及一種連續(xù)扭轉擠壓大塑性變形方法及其應用，屬于塑性加工成形技術領域。

背景技術

大塑性變形(Severe Plastic Deformation,SPD)是在不顯著改變試樣原始尺寸的情況下，通過非常高的應變累積使金屬材料發(fā)生強烈變形而產(chǎn)生大量位錯累積及晶界的扭曲，能夠顯著細化晶粒尺寸，從而使金屬或合金獲得極細甚至納米晶組織。因其能大幅度提高金屬材料的力學性能，大塑性變形在近年得以快速發(fā)展。但是90％以上研究集中在等徑角擠壓(ECAP)、高壓扭轉(HPT)和累積疊軋(ARB)這三種傳統(tǒng)的大塑性變形方法，用于制備桿、棒、錠坯、管和板等近120種新型大塑性變形方法之中絕大多數(shù)是基于等徑角擠壓。這些方法普遍存在試樣尺寸小、重復道次過多等固有的局限性，難以實現(xiàn)工業(yè)化應用。

為了解決大塑性變形方法的工業(yè)應用問題，基于傳統(tǒng)塑性加工工藝的復合大塑性變形方法相繼被提出和研究。專利(201410608272.X)“一種高性能輕合金板材的擠壓方法”，也就是將擠壓錠分割成多塊組合進行擠壓。由于復合擠壓過程中錠坯之間摩擦產(chǎn)生的剪切變形，誘發(fā)復合擠壓近中心部位形成更加均勻細小的晶粒組織和弱的基面織構，致使復合擠壓AZ31鎂合金板抗拉強度和延伸率均高于傳統(tǒng)擠壓材料。專利(200810233106.0)“連續(xù)轉角剪切的擠壓整形制備鎂合金型材的方法及模具”提出了一種新型鎂合金擠壓方法，即將傳統(tǒng)的擠壓和等通道擠壓相結合的擠壓-剪切(簡稱ES)方法，結果表明在擠壓的起始階段主要是不連續(xù)動態(tài)再結晶，在擠壓壓縮和轉角剪切階段為連續(xù)動態(tài)再結晶。同時，ES擠壓前粗大的第二相在剪切后逐步變成彌散的小顆粒。擠壓和連續(xù)兩次剪切使更多的晶粒取向發(fā)生改變，使基面與非基面取向共存，在一定程度上提高鎂合金的強度。

連續(xù)擠壓成形(Continuous Extrusion Forming,Conform)技術是1972年英國原子能局斯普林菲爾德研究所格林發(fā)明的，成為金屬材料加工領域繼連續(xù)軋制、連續(xù)鑄造和連鑄連軋技術之后又一重大應用技術突破。在原理上，它有效地利用了坯料與旋轉擠壓輪之間的強摩擦所產(chǎn)生足夠的擠壓力和溫度，可將桿料、顆粒料或熔融金屬以連續(xù)變形的方式直接擠壓成制品，已廣泛應用于鋁、銅及其合金生產(chǎn)上。在連續(xù)擠壓過程中，合金坯料的溫度會逐漸升高，擠壓變形區(qū)形成一個特殊的應力、應變和溫度場。此外，研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)擠壓變形區(qū)內(nèi)存在一個劇烈剪切帶(Intense Internal Shear Band,IISB)，IISB不僅能改善變形的均勻性而且還可以提高金屬的塑性加工性能。