材料的塑性变形方法及铝或铝合金技术

本发明专利技术公开了一种材料的塑性变形方法，以解决改善材料微观结构的技术问题。该方法包括使待操作的材料被推动从模具转角挤压通道的初始位以≥10

Plastic Deformation Method of Materials and Aluminum or Aluminum Alloys

【技术实现步骤摘要】
材料的塑性变形方法及铝或铝合金
本专利技术涉及材料(主要指金属，包括合金，下同)的大塑性变形技术，特别涉及材料的塑性变形方法、材料的塑性变形设备以及铝或铝合金及它们的制造方法。
技术介绍
材料的大塑性变形技术手段主要包括锻造、轧制、高压扭转变形以及等通道转角挤压(EqualChannelAngularPressing，简称ECAP)等，它们的普遍作用是对材料进行晶粒细化从而改善材料微观结构提升材料性能。其中，现有的等通道转角挤压方法具体是一种通过液压机等常规驱动机械推动材料从等通道转角挤压模具的转角挤压通道的初始位向结束位运动而使材料产生强烈剪切应变且保持材料横截面基本不变从而在所述结束位获得超细晶材料的大塑性变形方法，该方法已被普遍视为制备超细晶材料的重要方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种材料的塑性变形方法和材料的塑性变形设备，以解决改善材料微观结构的技术问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种材料的塑性变形方法，该方法包括使待操作的材料被推动从模具转角挤压通道的初始位以≥103·s-1或104·s-1或105·s-1或106·s-1的应变率到达所述转角挤压通道的结束位而转变形成已操作的材料的过程。进一步地是，上述方法具体包括：使待操作的材料处于所述转角挤压通道的初始位；使冲击装置向所述模具的材料推动部件释放冲击能量；以及在所述转角挤压通道的结束位获得由受冲击能量激发的材料推动部件的推动而经过转角挤压通道转变形成的已操作的材料。进一步地是，所述冲击装置是一种利用被膨胀中气体驱动并在膛内加速而在炮口获得所需速度的弹丸来撞击材料推动部件的气炮。进一步地是，所述气炮采用一级轻气炮；则该一级轻气炮的炮口弹丸出速≥100m/s或200m/s或300m/s或400m/s或500m/s。进一步地是，所述弹丸包含作为基础的弹丸后部以及设置在弹丸后部上用于直接撞击材料推动部件的弹丸前部，弹丸后部的材料的密度和硬度均小于弹丸前部的材料的密度和硬度。进一步地是，所述材料推动部件包含用于直接接受弹丸撞击的材料推动部件后部以及设置在材料推动部件后部上用于与模具转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道适配的材料推动部件前部，所述材料推动部件后部的横截面面积大于材料推动部件前部的横截面面积。进一步地是，所述转角挤压通道优选为一个T形通道或内角Φ为60°-160°的L形通道。所述模具优选为一个等通道转角挤压模具。进一步地是，使所述材料在该材料与转角挤压通道之间存在接触面润滑的条件下从所述初始位到达结束位。为了实现上述目的，根据本专利技术的另一个方面，提供了一种材料的塑性变形设备，包括：模具，包含转角挤压通道和材料推动部件，所述转角挤压通道具有用于配置待操作的材料的初始位以及用于配置已操作的材料的结束位；和，冲击装置，用于向材料推动部件释放冲击能量从而激发所述材料推动部件推动处于所述初始位的待操作的材料经过转角挤压通道到达结束位而转变形成已操作的材料。进一步地是，所述冲击装置是一种能够使处于所述初始位的待操作的材料以≥103·s-1或104·s-1或105·s-1或106·s-1的应变率到达所述结束位的冲击装置。进一步地是，所述冲击装置是一种利用被膨胀中气体驱动并在膛内加速而在炮口获得所需速度的弹丸来撞击材料推动部件的气炮。进一步地是，所述气炮采用炮口弹丸出速≥100m/s或200m/s或300m/s或400m/s或500m/s的一级轻气炮。进一步地是，所述弹丸包含作为基础的弹丸后部以及设置在弹丸后部上用于直接撞击材料推动部件的弹丸前部，弹丸后部的材料的密度和硬度均小于弹丸前部的材料的密度和硬度。进一步地是，所述弹丸后部是一个塑料圆柱体，所述弹丸前部是一个金属薄片，该金属薄片安装在塑料圆柱体的端面上。所述塑料圆柱体优选由PC塑料制成，所述金属薄片优选由不锈钢制成。进一步地是，所述材料推动部件包含用于直接接受弹丸撞击的材料推动部件后部以及设置在材料推动部件后部上用于与模具转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道适配的材料推动部件前部，所述材料推动部件后部的横截面面积大于材料推动部件前部的横截面面积。进一步地是，所述材料推动部件后部与材料推动部件前部同轴设置，所述模具中具有用于安装所述材料推动部件的台阶孔，该台阶孔的大孔与材料推动部件后部相适配而小孔与材料推动部件前部相适配并形成转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道。所述材料推动部件后部的横截面面积优选为材料推动部件前部的横截面面积的5－15倍。进一步地是，所述转角挤压通道优选为一个T形通道或内角Φ为60°-160°的L形通道。所述模具优选为一个等通道转角挤压模具。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种铝或铝合金，含有微米-毫米级形变孪晶，所述微米-毫米级形变孪晶的长度为1-1000微米而宽度为0.1-100微米。该铝或铝合金可以使用上述材料的塑性变形方法、上述材料的塑性变形设备制备得到。通过模具的转角挤压通道使材料发生大塑性变形从而改善材料组织结构的技术构思已被本文“
技术介绍
”中提及的等通道转角挤压方法所涉及。但令人意外的是，当使材料以103·s-1以上的应变率通过该转角挤压通道或利用冲击装置最终使材料以快的速度(此处的“快”是相对于常规驱动机械推动材料的速度而言)通过该转角挤压通道时，将有助于在材料中形成形变孪晶，甚至可在一定条件下形成巨型形变孪晶，从而提高材料性能。根据本专利技术的一个方面，还提供了一种材料的塑性变形方法，包括：使待操作的材料处于所述转角挤压通道的初始位；使冲击装置向所述模具的材料推动部件释放冲击能量；以及在所述转角挤压通道的结束位获得由受冲击能量激发的材料推动部件的推动而经过转角挤压通道转变形成的已操作的材料。根据本专利技术的一个方面，还提供了一种用于材料塑性变形的模具，包括转角挤压通道和材料推动部件，所述材料推动部件包含用于接受外力作用的材料推动部件后部以及设置在材料推动部件后部上用于与所述转角挤压通道上转角挤压通道初始位所在的初始通道适配的材料推动部件前部，所述材料推动部件后部的横截面面积大于材料推动部件前部的横截面面积。进一步地是，所述材料推动部件后部与材料推动部件前部同轴设置；所述模具中具有用于安装所述材料推动部件的台阶孔，该台阶孔的大孔与材料推动部件后部相适配而小孔与材料推动部件前部相适配并形成转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道。进一步地是，当待操作的材料位于转角挤压通道的初始位时，所述材料推动部件后部部分伸出台阶孔的大孔外侧。根据本专利技术的一个方面，还提供了一种用于撞击材料塑性变形模具中的材料推动部件的弹丸，包含作为基础的弹丸后部以及设置在弹丸后部上用于直接撞击材料推动部件的弹丸前部，所述弹丸后部的材料的密度和硬度均小于弹丸前部的材料的密度和硬度。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来辅助对本专利技术的理解，附图中所提供的内容及其在本专利技术中有关的说明可用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术材料的塑性变形设备的一个实施例的结构示意图。图2为本专利技术材料的塑性变形设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.材料的塑性变形方法，其特征在于：包括使待操作的材料被推动从模具转角挤压通道的初始位以≥10

【技术特征摘要】
2019.01.04 CN 20191000753201.材料的塑性变形方法，其特征在于：包括使待操作的材料被推动从模具转角挤压通道的初始位以≥103·s-1或104·s-1或105·s-1或106·s-1的应变率到达所述转角挤压通道的结束位而转变形成已操作的材料的过程。2.如权利要求1所述的材料的塑性变形方法，其特征在于，包括：使待操作的材料处于所述转角挤压通道的初始位；使冲击装置向所述模具的材料推动部件释放冲击能量；以及在所述转角挤压通道的结束位获得由受冲击能量激发的材料推动部件的推动而经过转角挤压通道转变形成的已操作的材料。3.如权利要求2所述的材料的塑性变形方法，其特征在于：所述冲击装置是一种利用被膨胀中气体驱动并在膛内加速而在炮口获得所需速度的弹丸来撞击材料推动部件的气炮。4.如权利要求3所述的材料的塑性变形方法，其特征在于：所述气炮采用一级轻气炮；则该一级轻气炮的炮口弹丸出速≥100m/s或200m/s或300m/s或400m/s或500m/s。5.如权利要求3所述的材料的塑性变形方法，其特征在于：所述弹丸包含作为基础的弹丸后部以及设置在弹丸后部上用于直接撞击材料推动部件的弹丸前部，所述弹丸后部的材料的密度和硬度均小于弹丸前部的材料的密度和硬度。6.如权利要求3所述的材料的塑性变形方法，其特征在于：所述材料推动部件包含用于直接接受弹丸撞击的材料推动部件后部以及设置在材料推动部件后部上用于与所述模具转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道适配的材料推动部件前部，所述材料推动部件后部的横截面面积大于材料推动部件前部的横截面面积。7.如权利要求6所述的材料的塑性变形方法，其特征在于：所述材料推动部件后部与材料推动部件前部同轴设置；所述模具中具有用于安装所述材料推动部件的台阶孔，该台阶孔的大孔与材料推动部件后部相适配而小孔与材料推动部件前部相适配并形成转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道。8.如权利要求7所述的材料的塑性变形方法，其特征在于：当待操作的材料位于转角挤压通道的初始位时，所述材料推动部件后部部分伸出台阶孔的大孔外侧。9.如权利要求1-8中任意一项权利要求所述的材料的塑性变形...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗胜年，陈月，卢磊，范端，别必雄，赵峰，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51