[發(fā)明專利]一種金屬材料的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011436500.1 | 申請日： | 2020-12-11 |
| 公開（公告）號： | CN112588855B | 公開（公告）日： | 2022-03-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳飛;吳廣善 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海交通大學(xué) |
| 主分類號： | B21C23/00 | 分類號： | B21C23/00;B21C25/02 |
| 代理公司： | 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227 | 代理人： | 孟旭彤 |
| 地址： | 200240 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 金屬材料 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種金屬材料的制備方法，包括：將待制備金屬材料水平放置在凹模和凸模的波浪面之間，壓力機與所述凸模相連接，通過所述凸模對所述金屬材料壓制使得所述金屬材料與所述凸模和所述凹模完全接觸，將經(jīng)過所述壓制的金屬材料頂出并水平翻轉(zhuǎn)后再置于所述凹模和所述凸模的波浪面之間，重復(fù)所述壓制和所述翻轉(zhuǎn)過程直至所述金屬材料的應(yīng)變量積累符合要求為止，通過平面模具將經(jīng)過形變的所述金屬材料壓平后取出。本發(fā)明能夠制備大尺寸的納米材料；組織細化能力更強，變形更加均勻，加工過程更加簡單；不會出現(xiàn)宏觀織構(gòu)缺陷，可得到晶粒尺寸分布均勻且各向同性的納米材料。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及金屬納米材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種大尺寸均勻變形金屬納米材料的制備方法。
背景技術(shù)
晶粒細化作為金屬材料最主要的強化方式，一直是金屬領(lǐng)域研究的熱點。但傳統(tǒng)的鑄造、擠壓及軋制等制備工藝，難以實現(xiàn)金屬材料的超細晶或納米化。現(xiàn)階段實現(xiàn)金屬材料大幅細化的方式主要分為至上而下及至下而上兩種。至下而上的方法是指通過調(diào)控金屬凝固過程等，實現(xiàn)組織的細化，如電沉積及氣體冷凝等。至上而下的方法主要是指大塑性變形，主要包括高壓扭轉(zhuǎn)，模壓，等徑角擠壓，往復(fù)擠壓，累積軋制及多向模鍛等。采用氣體冷凝等方法雖然可以制備超細晶材料，但試樣的體積較小且存在孔洞等缺陷。另一方面，通過大塑性變形也很難制備大尺寸的超細晶材料。比如高壓扭轉(zhuǎn)等大塑性變形工藝雖然有很強的晶粒細化能力，但同樣只適用于小尺寸樣品的制備，且中心區(qū)域變形量較小。另一方面，多向模鍛及模壓工藝單道次的應(yīng)變量較小且應(yīng)變分布不均勻，實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的難度較大。
目前，對6系鋁合金進行高壓扭轉(zhuǎn)實驗，發(fā)現(xiàn)高壓扭轉(zhuǎn)能顯著細化合金組織，并提高其強度，與初始材料相比，室溫高壓扭轉(zhuǎn)后合金的強度提高至3倍。TWIP(TwinningInduced Plasticity，孿生誘發(fā)塑性)鋼在等徑角壓制后晶粒顯著細化，孿晶及位錯密度顯著提升，但在宏觀尺度上并不均勻。同時隨著壓制道次的增加，材料的織構(gòu)也逐漸增強。在室溫條件下對純鋁進行了4道次(16次變形)模壓，晶粒由初始的100微米降低至500納米左右，但四道次模壓后純鋁材料的硬度分布仍然不均勻；對純銅進行了48次多向鍛造，最終使晶粒尺寸降低至1微米左右，但晶粒細化不均勻。因此，如何制備滿足工業(yè)應(yīng)用要求的大尺寸均勻變形金屬納米材料并簡化加工工藝是目前有待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何制備滿足工業(yè)應(yīng)用要求的大尺寸均勻變形金屬納米材料并簡化加工工藝，提供一種金屬材料的制備方法。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：
一種金屬材料的制備方法，所述制備方法包括：
將待制備金屬材料水平放置在凹模和凸模的波浪面之間；
啟動壓力機，所述壓力機與所述凸模相連接，通過所述凸模對所述金屬材料壓制使得所述金屬材料與所述凸模和所述凹模完全接觸；
將經(jīng)過所述壓制的金屬材料頂出，并將所述金屬材料水平翻轉(zhuǎn)后再置于所述凹模和所述凸模的波浪面之間；
重復(fù)所述壓制過程，將再次壓制的金屬材料頂出后再次水平翻轉(zhuǎn)后再置于所述凹模和所述凸模的波浪面之間；
重復(fù)所述壓制和所述翻轉(zhuǎn)過程直至所述金屬材料的應(yīng)變量積累符合要求為止；
通過平面模具將經(jīng)過形變的所述金屬材料壓平后取出。
較佳地，所述凸模和所述凹模的材質(zhì)為模具鋼，所述金屬材料可以為純金屬或合金。
較佳地，所述凸模和所述凹模的波浪面特征相互錯開，所述凸模和所述凹模可以完全貼合。
進一步地，所述波浪面特征包括：波形高度h，波形寬度w及特征弧度。
較佳地，進行單次所述壓制產(chǎn)生的應(yīng)變量與所述特征弧度正相關(guān)。
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