通过采用多轴加工无间隙原子(IF)钢的方法技术

技术编号:4886352 阅读:201 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及一种在室温下通过采用多轴锻造(MAF)加工无间隙原子(IF)钢的方法,以通过在钢中产生超细晶粒组织来提供提高的强度和延展性,该方法包括步骤:提供具有基板、至少两个模具板、至少一个具有多个转接器的柱塞的多轴锻造设备;将粗晶粒IF钢坯料置于至少两个经润滑的模具板之间,使坯料的第一轴沿着柱塞轴;沿着第一轴用所述至少一个柱塞压制坯料,以将坯料的长度降低到起始尺寸的二分之一,而沿着第二轴的较小侧相应增加;对坯料赋予第一旋转,并沿着第三轴重复步骤(b)和(c);对坯料赋予第二旋转,并重复步骤(b)和(c)使得沿着第一轴发生伸长;重复包括步骤(b)至(e)的循环直到晶粒尺寸减小至少三个数量级之时。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及在室温下通过多轴锻造(MAF)通过剧烈塑性变形(SPD)处理无 间隙原子(IF)钢的方法,以便产生约几百纳米的超细晶粒并将强度提高到原始材料的很 多倍。更具体地,本专利技术涉及通过在室温下采用多轴锻造处理无IF钢的方法,以通过在起 始钢中产生超细晶粒组织来提供增加的强度和延展性。
技术介绍
无间隙原子(IF)钢构成一类重要的工业材料。最近,其广泛地用于汽车工业中。 这些是典型类型的超低碳钢,其中以ppm水平的量存在间隙元素。通常,间隙原子的总含量 在< 0. 0030重量% C和< 0. 0040重量% N的区域中。在IF钢中,钛或铌或其二者是重要的 合金化添加物。这些元素通过形成碳化物析出物使钢中的碳稳定,且因而抑制任何溶质间 隙原子的存在,因此IF钢还是非时效的。IF钢提供很高水平的可成型性,如成型期间的宽 度与厚度的应变比例(r ^ 1.8)所示,且采用其制造汽车车身板如后地板,前内件(inner) 和后内件及备胎舱。然而,这些钢的未来在于改善其强度以及储存可观量的延展性,且同时 改善制造的汽车部件的抗开裂性。无间隙原子钢的晶粒尺寸细化到亚微米水平导致材料强度明显提高以及最佳量 的韧性。其还改善抗疲劳性,并引起材料的超塑性温度的显著降低。近年来,开发了一些新型的强烈塑性变形(SPD)技术用于使金属变形到很高程度 的塑性应变,目的是产生高度细化的晶粒组织而无需外来(exotic)合金添加物或昂贵的 热-机械处理。这些包括剧烈塑性扭转应变(SPTS)、多轴锻造(MAF)、累积叠轧焊法(ARB) 和等通道转角挤压(ECAE)。强烈塑性变形处理可产生具有约lOO-lOOOnm的晶粒尺寸的材 料。这些方法的独特优势是,其可以按比例增大以在工业上产生大坯料,且是相对较简单和 较廉价的方法。这些方法的共同新特征是,在任何给定数目的道次后,最终产品的净形状保 持与起始材料基本相同,所以对材料中积累的应变没有限制。与常规金属加工方法例如轧 制、挤压相比,可以仅以具有极少结构用途的纤丝形式获得大于4的有效应变。MAF基本是为了完成一个循环而依次施加于所有三个轴的面应变压缩。其涉及应 变路径的突然改变。该方法可重复许多循环以便获得所需显微组织。P. B. Pragneel ^ AT 22nd Risq) International Symposium onMaterials Science, pp. 105-126 (2001)发表的题为Formation of sub-micron and nanocrystalline grain structure by sever印lastic deformation,,的论文中提出将亚微米或纳米晶体晶 粒尺寸定义为如下的结构,其中(a)具有大于15°的错向的高角度晶界(HAGB)的平均间隙 必须在所有取向上小于1微米,和(b)HAGB面积的比例相对于材料中的总边界面积必须大 于 70%。G.A.SalishCheV最先开发了多轴锻造、多向锻造或‘abc’变形处理(其具有多种 称谓)。该方法对于在金属和合金中产生亚微米晶粒尺寸是很有效的,且处理温度典型在 0. l-o. 5Tm,其中Tm表示熔化温度。多轴的原理是采取多次重复的自由锻造操作,且在每次3锻造操作后改变施加载荷的轴。尽管与其它SPD方法相比,在材料中形成的应变不均勻性 在多轴锻造中显著高于在ECAE或HPT期间形成的应变不均勻性,该方法的本质在于其原理 和与之相关的工具方面的简单性。该技术具有极大的潜力以大工业规模产生坯料。迄今,多轴锻造已用于钛、镁和镍基合金上。在如下论文中使用多向锻造 制造了 纳米组织的纯钛:Gennady A. Salishchev, OlegValiakhmetoy, V. A. Valitov, S. K. Mukhtarov 发表于 MaterialScience Forum, vol. 17-172,1994m ppl21 上的题 为Submicrocrystalline and Nanocrystalline Structure Formationin Material and Search for Outstanding Superplastic Properties,, 禾口 G. A. Salishchdev, 0. R. Valiahmetov, R. M. . Galeev andS. P. Malysheva 发表于 Rssian Metally vol. 4,1996, pp86 上的Diffusion and Related Phenomenon in bulk NanostructuredMaterials,,。 在如下文献中已成功对两相Ti-6A1-4V合金进行实验产生了块体亚微米晶粒尺寸 0. A. Kalibyshev, G. A. Salishchev, G. A. Salishchev, R. M. Galeyev, R. Ya. Lutfullin, O.R.Valiakhmetov 的题为 “Method of processing titanium alloys” 美国专利 PCT/ US97/18642,W09817836A1,1998 禾P S. V.Zherebtsov, G. A. Salishchev, R. M. Galeyey, O.R.Valiakhmetov,S. Yu. Mironov, S. L. Semiatin 发表于 Scripta materialia, vol.51,2004,ppll47 上 的 ‘‘Production of s ubmicrocrystalline structure in large-sealeTi-641_4V billet by warm severe deformation processing,,。分别在如 下论文中制造和报告了纳米组织的镁合金(Mg-6% Zr)和高强度镍基合金0. Kaibyshev, R. Kaibyshev 禾口 G. Salishchev 发表于 Materials Sceince Forum, vol. 113-115, pp423 上 的Formation ofSubmicrocrystaline Structure in Materials During DynamicRecrystallization 禾口 G. A. Salishchev, O.R.Valiakhmetov, V. A. Valitov, S.K. Mukhtarov 发表于 Material Science Forum, vol. 170-172,1994 ppl21 上的题为 “Submicrocrystal1ine andnanocrystal1ine structure formation in materials and search foroutstanding superplastic”。在所有这些情形中,在提高的温度下进行锻造操 作,所以该方法与动态再结晶相关。在变形过程之后获得的平均晶粒尺寸约为小于500nm。研究者已尝试本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在室温下通过采用多轴锻造(MAF)加工无间隙原子(IF)钢的方法,其通过在钢中产生超细晶粒组织来提供提高的强度和延展性,该方法包括步骤:(a)提供多轴锻造设备,其具有基板、至少两个模具板、具有多个转接器的至少一个柱塞;(b)将粗晶粒IF钢坯料置于至少两个经润滑的模具板之间,使坯料的第一轴沿着柱塞的轴;(c)沿着第一轴用所述至少一个柱塞压制坯料,以将坯料的长度降低到起始尺寸的二分之一,而沿着第二轴的较小侧相应地增加;(d)对坯料赋予第一旋转,并沿着第三轴重复步骤(b)和(c);(e)对坯料赋予第二旋转,并重复步骤(b)和(c)使得沿着第一轴发生延伸;及(f)重复包括步骤(b)至(e)的循环直到晶粒尺寸减小至少三个数量级之时。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】IN 2008-10-27 1831/KOL/2008一种在室温下通过采用多轴锻造(MAF)加工无间隙原子(IF)钢的方法,其通过在钢中产生超细晶粒组织来提供提高的强度和延展性,该方法包括步骤(a)提供多轴锻造设备,其具有基板、至少两个模具板、具有多个转接器的至少一个柱塞;(b)将粗晶粒IF钢坯料置于至少两个经润滑的模具板之间,使坯料的第一轴沿着柱塞的轴;(c)沿着第一轴用所述至少一个柱塞压制坯料,以将坯料的长度降低到起始尺寸的二分之一,而沿着第二轴的较小侧相应地增加;(d)对坯料赋予第一旋转,并沿着第三轴重复步骤(b)和(c);(e)对坯料赋予第二旋转,...

【专利技术属性】
技术研发人员:S苏瓦斯S比斯瓦斯A博米克DS幸赫D巴哈塔查杰RK瑞
申请(专利权)人:塔塔钢铁有限公司
类型:发明
国别省市:IN[印度]

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