剧烈塑性变形:不仅是晶粒细化（英文）

剧烈塑性变形在生产超细晶材料方面已经显示了巨大的潜力.虽然大量的研究集中在晶粒细化上,等通道转角挤压和高压扭转等剧烈塑性变形过程正在越来越多地被应用于其他领域诸如粉末固结,利用变形引发相变制作新颖结构与成分,获得多相及多尺度材料以及固态回收技术.本文引用我们近十年来的研究成果以介绍剧烈塑性变形在晶粒细化之外的诸多应用.特别是利用剧烈塑性变形颗粒固结来制取大块铝、钛、铝/钛双相合金和铝基纳米复合材料,利用机械激活和强制合金化来获得包括面心立方在内的新型钛结构,利用剧烈塑性变形引发的相变来制备纳米晶beta钛合金,以及利用等通道转角挤压来固态回收钛合金切削料.最后,对存在的挑战和机会进行了探讨.     

模具参数对纯钛等通道转角挤压工艺变形规律影响的有限元分析

等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)工艺能够通过材料的剧烈塑性变形,获得块状超细晶材料.等通道转角挤压(ECAP)工艺通过改变应变量大小及其均匀性对晶粒细化有着显著的效果.通过DEFORM-3D软件模拟纯钛等通道转角挤压过程,研究了不同模具参数对试样变形的影响规律,给出了不同模具转角、模具外转角和模具内转角半径对ECAP试样变形区等效应变的影响,为获得纯钛试样变形分布提供了有效的规律.     

钛及钛合金剧烈塑性变形研究进展

剧烈塑性变形(SPD)是制备超细晶材料的重要技术手段。基于国内外在钛及钛合金剧烈塑性变形领域所取得的成果,介绍了等通道转角挤压、搅拌摩擦加工、高压扭转、累积叠轧和多向锻造5种典型的剧烈塑性变形技术的基本原理和研究进展,探讨分析了剧烈塑性变形对钛及钛合金组织演变和力学性能的影响。指出了目前钛及钛合金剧烈塑性变形技术所存在的问题,并对今后的发展进行了展望。     

等通道转角挤压铝硅合金组织的研究

研究了铝硅合金等通道转角挤压后组织变化,铝硅合金在等通道转角挤压过程中由于剪切力的作用细化了硅晶粒,改善了材料的性能,实验证明：等通道转角挤压技术是细化晶粒的新方法。     

钛及钛合金形变孪晶的研究进展

钛及钛合金变形机制主要有滑移和孪生。形变孪晶的生成分为形核和长大两个阶段。形变孪晶在钛合金变形中的作用:(1)多种塑性变形过程,当位错滑移困难时,形变孪晶起到协调变形的作用,例如,纯钛中的■等形变孪晶可协调c轴塑性变形,在高速压缩和等通道转角挤压等特殊工艺条件下孪晶仍起到协调变形的作用;(2)在压缩、等通道转角挤压和轧制等工艺条件下,形变孪晶引起大量晶粒发生转动,促进新织构的生成;(3)形变孪晶激活后钛合金产生明显的应变硬化效应,这是由于多孪晶的交叉作用;(4)形变孪晶还能产生孪晶诱发塑性效应。形变孪晶对钛合金再结晶也有促进作用,这是由于孪晶界是局部高能区,可提供合适的再结晶形核位置。室温激活孪晶诱发静态再结晶细化晶粒;热加工过程激活的孪晶同时诱发动态再结晶过程;液氮温度激活孪晶诱发之后的动态再结晶细晶效果明显,通过液氮温度多向压缩激活高密度均匀孪晶,再进行热压缩诱发动态再结晶,可获得细小均匀的等轴晶组织。     

超细晶钛及钛合金的腐蚀性能研究进展

通过剧烈塑性变形(SPD)技术制备的超细晶钛及钛合金,不仅具有优异的力学性能,其腐蚀性能也与普通粗晶材料明显不同。概述了通过SPD制备的超细晶钛及钛合金的组织特点,从实现超细化前后耐蚀性能的变化方面,介绍了国内外关于超细晶钛及钛合金腐蚀性能的最新研究进展。从位错密度、织构及晶粒尺寸分布等方面,归纳总结了不同因素对超细晶钛及钛合金腐蚀性能的影响。此外,还探讨了未来超细晶钛及钛合金腐蚀行为的研究方向,以期为研制兼具高强度和优良耐蚀性的新型材料提供借鉴。     

大塑性变形制备纳米结构金属

细化晶粒是改善材料性能的有效手段，传统的压力加工技术(如轧制、挤压、拉拔和锻造等)可以细化晶粒(微米量级)。纳米结构金属由于具有很小的晶粒尺寸(20-500nm)和独特的缺陷结构，从而表现出优异的物理—力学性能。大塑性变形(SPD)具有将铸态粗晶金属的晶粒细化到纳米量级的巨大潜力，近年来已引起人们的极大关注。介绍了4种大塑性变形制备纳米结构金属的方法、原理、变形特点及应用，分析了纳米结构金属的强度和超塑性变形特征，以及当前研究中存在的主要问题，并对大塑性变形技术的应用前景进行了展望。     

剧烈塑性变形对块状镁合金微观组织和力学性能的影响

等通道转角挤压（Equal channel angular pressing, 简称ECAP）可以使镁合金产生较大的塑性变形.通过有限元方法模拟了等通道转角挤压工艺及其相关工艺参数,研究了工件的应变和载荷分布情况,并建立了累积变形结果、微观组织细化和力学性能的数学模型.通过分析得到了晶粒细化和力学性能的关系,对累积变形的特点分析,预测了晶粒细化后的尺寸和力学性能.      

等通道转角挤压超细晶材料技术及其发展

通过金属的大塑性应变细化晶粒从而提高材料综合性能已在材料加工领域得到广泛应用。近年来为获得材料的亚晶组织已经出现了许多大变形技术。等通道转角挤压(ECAP)是块体材料得到超细晶粒的一种新的材料加工方法,因此受到材料研究者的广泛关注。介绍了等通道转角挤压的基本原理以及主要参数对变形的影响,分析了此加工方法对材料组织与性能的影响,讨论了其在材料加工研究中的应用。     

ECAE法制备的铝青铜合金显微组织及摩擦学性能

对两相铝青铜合金(Cu-10%Al-4%Fe)进行等通道转角挤压(Equal channel angular extrusion, 简称ECAE)热加工处理,研究ECAE对合金微观组织及摩擦学性能的影响.结果表明,ECAE热挤压可显著细化铝青铜合金晶粒,并显著提高该合金的摩擦学性能.未经ECAE挤压处理的铝青铜合金表面具有严重的磨粒磨损特征,而经4道次挤压处理后其表面只呈现轻微的磨粒磨损特征.铝青铜介金的摩擦因数及磨损量均随挤压道次增加而减小,这是由于晶粒细化提高了它的硬度和强度,也因此提高其抗塑性变形能力,从而减少磨损过程中的塑性变形,提高其耐磨性能;另外,铝青铜合金抗塑性变形能力增加,减少了磨粒对其表面的犁削作用,也提高了该合金的磨损性能.     

通过等通道转角挤压加工的超细晶Ti-6Al-4V的低温超塑性

由于比强度高、耐蚀性好和与超塑性有关的易成形性，α/β钛合金Ti-6Al-4V在宇航工业中广泛用作结构材料。尽管以前对超细晶Ti-6Al-4V的加工进行了许多努力，但还没有对通过等通道转角挤压工艺（ECAP）获得晶粒细化及其超塑性进行过系统的研究。韩国浦项科技大学的科研人员研究发现超细晶Ti-6Al-4V的低温超塑性随温度和应变速率而变化。通过873K等温ECAP时施加-4的有效应变，使初始材料等轴仪晶粒尺寸从11μm减小到0．3μm（体积百分数不变）。因而在退火温度达873K时产生了相对稳定的超细晶显微组织。     

超大塑性变形的研究进展-纳米材料的晶粒细化机制（二）

超大塑性变形下的晶粒细化机制与材料的层错能有很大的关系,对中、高层错能材料,主要是位错分割机制,可获得的最小晶粒尺寸一般只有几百纳米（超细晶）;对低层错能材料,形变孪生和马氏体相变在晶粒细化过程中起非常重要的作用,可获得小于100nm的晶粒。     

半连续等通道挤压过程的力学分析与模拟

半连续等通道挤压法是一种在等径角挤压法思想上发展出来的用于细化钢铁材料晶粒的大塑性变形方法,其特点在于转变施力对象,通过对模具施加压力来驱动工件完成大塑性变形,从而增大可加工的材料尺寸,降低对模具材质与精度的要求,在获得整体均匀细化的晶粒的同时具备连续生产的能力.通过详细描述该方法的实现过程,并结合滑移线法、有限元模拟以及实际数据验证,阐明了在实施该方法过程中工件受力情况.     

大变形下工业纯钛的组织与强度的关系

<正>工业纯钛因具有优异的生物相容性,是生物医学领域中较有前途的材料,然而强度不足限制了其应用。早在20世纪80年代,等通道转角挤压(ECAP)工艺就能够通过制备超细晶结构从而提高材料强度,这使得工业纯钛在生物医学领域中的应用得以推进。ECAP工艺是一种有效制备超细晶材料的方法,是在不改变材料横截面积的前提下产生大的塑性变形,从而使材料的重复变形成为可能,因此能够获     

面心立方结构钛的研究进展

面心立方结构钛是一种亚稳相，最早发现于超薄钛膜。除此之外，钛及钛合金在经历大塑性变形之后，也常常会发生hcp→fcc钛及钛合金的相变。近年来，大量研究报道了钛及钛合金经冷轧、压缩、拉伸和球磨等加工后观察到面心立方结构钛。为此，对近几十年来面心立方结构钛的制备方法、相变机理及其变形行为的研究进展进行了详细介绍。现有研究已证实，面心立方结构钛不仅能够协调材料的变形，而且有利于材料强度的提高。     

国内外超细晶钢铁材料研究进展

介绍了几种常用的晶粒细化方法,包括微合金细化法、电磁场细化法、纳米析出相细化法、应变诱导相变和形变强化相变,分析了超细晶材料在开发和应用中存在的问题,为钢铁材料晶粒细化的研究及实际应用提供参考。     

镁及镁合金剧烈塑性变形研究及发展趋势

本文介绍了主要的剧烈塑性变形方法,对镁合金等通道转角挤压、高压扭转、搅拌摩擦加工和多向锻造等剧烈塑性变形的研究现状进行了综述,比较了几种剧烈塑性变形方法的特点,并提出了未来镁合金剧烈塑性变形技术的发展方向.     

工业纯钛等径弯曲通道变形过程中的孪生行为研究进展

室温下具有密排六方(hcp)晶体结构的钛,由于在晶体学上具有较低的对称性,只有4个独立滑移系,塑性变形能力差。工业纯钛的塑性变形机制主要为滑移和孪生,且孪生变形在塑性变形过程中起着重要的作用,显著地影响工业纯钛的显微组织及力学性能。等径弯曲通道变形(equal channel angular pressing, ECAP)是最具有工业应用前景的剧烈塑性变形技术之一,成功制备性能优异的超细晶(UFG)工业纯钛。本文综述了工业纯钛ECAP变形过程中的孪生行为及机制研究进展。重点从ECAP变形工艺:挤压温度、挤压道次、挤压速度、模具参数以及晶粒尺寸等方面详细论述了工业纯钛ECAP变形过程中的孪生行为,分析了工业纯钛ECAP变形过程中不同阶段的孪生机制,并指出工业纯钛ECAP变形过程中的孪生行为及机制研究中存在的问题及今后的研究方向。     

剧烈塑性变形后超细晶粒耐蚀钢的强度

给出了Cr-Ni奥氏体耐蚀钢经剧烈塑性变形可得到纳米级或亚微晶结构的研究结果。经高压扭转变形后，其平均晶粒尺寸约为50nm，而经等径弯曲通道变形后，一般可获得带有被分割晶粒（其尺寸为100-250nm）的取向结构。采用高压扭转变形或等径弯曲通道变形法进行剧烈塑性变形可促进马氏体转变，相应得到的Cr-Ni奥氏体钢表现出较强的加工硬化性能。     

块体超细/纳米结构金属材料的累积叠轧制备技术

综述了一种制备大块状超细/纳米结构金属材料很有效的剧烈塑性变形工艺——累积叠轧(Accumulative Roll Bonding,ARB).重点阐述了ARB的工艺原理及变形过程中的界面结合机理、ARB材料的晶粒细化机理、组织特征、织构演变及强韧化机制等,分析了ARB工业应用中存在的主要问题及应对措施,并展望了该技术在制备超细晶材料领域的应用前景.