[发明专利]制备超细晶材料的往复挤扭镦等径角成形方法

说明书

本发明公开了一种制备超细晶材料的往复挤扭镦等径角成形方法，基于多工位成形液压机，模具采用上下分模的组合式凹模，由多工位成形液压机中上滑块提供组合式凹模所需的合模力；组合式凹模的模具内腔是由左侧挤压通道、扭转通道、右侧挤压通道和等径角挤压通道依序连接构成，由处在左侧挤压通道入口端的左侧液压缸和处在等径角挤压通道入口端的右侧液压缸轮流提供挤压力和背压力，右侧液压缸置于圆弧滑轨上，调节右侧液压缸在圆弧滑轨中的位置获得等径角挤压通道的设定角度。本发明能有效将材料晶粒组织细化至超细晶级别，显著提升材料强度和塑性，适用范围广，操作简便，易于实现工业化应用。

技术领域

本发明涉及材料加工方法技术领域，尤其涉及的是一种制备超细晶材料的往复挤扭镦等径角成形方法。

背景技术

材料作为21世纪三大支柱产业之一，在国家建设的各个领域发挥着重要的作用。近年来，随着医疗、交通、电力、航空等各领域的快速发展，对高性能材料的需求也越来越强烈。大塑性变形作为一种新兴的塑性变形方法，可在变形过程中引入极大的应变量，具有强烈的晶粒细化能力，能获得亚微米甚至纳米尺寸的晶粒，通过对塑性变形中微观组织的控制，可以获得高强度与大塑性的细晶材料。近年来，利用大塑性变形技术制备超细晶高性能材料的方法得到了广泛的关注。对现有大塑性变形技术的文献检索发现，谢焕等人在《轻合金加工技术》(2017,45(2)：29-32)上发表“往复挤压工艺对汽车用5052铝合金性能的影响”指出5052铝合金在470℃下经5道次往复挤压变形后，晶粒得到显著细化，合金抗拉强度和屈服强度分别增大39％、84％；朱庆丰等人在《东北大学学报》(2015,36(11)：1572-1580)上发表“多向锻造道次对5182铝合金变形组织的影响”，研究结果表明5182铝合金晶粒细化效果显著，心部再结晶晶粒尺寸随挤压道次的累积会达到一个细化极限；张会等人在《热加工工艺》(2017,46(3)：129-131)上发表的“ECAP工艺对不同硅含量的镁合金组织和性能的影响”中指出，经过ECAP挤压后，1.5％Si含量的铝硅合金中Mg2Si相细化至8um,硬度提升17％；马俊林等人在《塑性工程学报》(2016,23(4)：107-111)上发表的“高压扭转变形对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响”，研究指出高压扭转变形能有效细化晶粒，扭转8圈后材料极限拉伸强度提高20.2％，同时变形能促进第二相的析出强化。但是，现有大塑性变形工艺中，往复挤压工艺存在变形过程中材料应变不均匀的问题；多向锻造工艺晶粒细化作用相对较弱，细化效果有限；等径角挤压工艺存在偏载问题，对于低塑、高强金属材料操作可重复性差；高压扭转工艺加工坯料尺寸较小，工业应用受限较大。现有大塑性变形工艺难以满足现代国防、工业、民生及医疗领域对制备高性能细晶材料的要求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种操作简单、晶粒细化效果显著、工业化应用前景可观的制备超细晶材料的往复挤扭镦等径角成形方法。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明制备超细晶材料的往复挤扭镦等径角成形方法的特点是，所述成形方法基于多工位成形液压机，模具采用上下分模的组合式凹模，由所述多工位成形液压机中上滑块提供所述组合式凹模所需的合模力；所述组合式凹模的模具内腔是由左侧挤压通道、扭转通道、右侧挤压通道和等径角挤压通道依序连接构成，由处在左侧挤压通道入口端的左侧液压缸和处在等径角挤压通道入口端的右侧液压缸轮流提供挤压力和背压力，所述右侧液压缸置于圆弧滑轨上，调节所述右侧液压缸在圆弧滑轨中的位置获得所述等径角挤压通道的设定角度。

本发明制备超细晶材料的往复挤扭镦等径角成形方法的特点也在于，所述左侧挤压通道、右侧挤压通道与等径角挤压通道具有相同的截面形状和截面尺寸；左侧挤压通道和右侧挤压通道的挤压方向相反，中心轴线重合；等径角挤压通道的中心轴线与右侧挤压通道的中心轴线所夹角度为90°～180°可调。