Лекция 3. Современные технологии чёрной и цветной металлургии

Равноканальное угловое прессование

Применяется для получения высокоплотных наноструктурированных материалов с высокой морфологической однородностью зерна из массивных пластически деформируемых заготовок. Сдвиговая деформация образца происходит при пересечении им области контакта между каналами (см. рис. 1). При неоднократном повторении процедуры РКУП происходит систематическое увеличение деформации, приводящее к последовательному уменьшению размера зерна за счет формирования сетки сначала малоугловых, а затем и высокоугловых границ. Эта особенность метода позволяет подвергать интенсивной пластической деформации не только пластичные, но и труднодеформируемые металлы и сплавы. Угол, под которым пересекаются каналы пресс-формы, имеет большое значение. РКУП может использоваться и для управления кристаллографической текстурой объемных конструкционных материалов.

Рис. 1. Схематическое изображение модификаций РКУП: A — ориентация заготовки остается неизменной при каждом проходе; B — после каждого прохода заготовка поворачивается вокруг своей продольной оси на угол 90˚; C — после каждого прохода заготовка поворачивается вокруг своей продольной оси на угол 180˚

Уменьшение до субмикронного размера зерна (рис.2) обрабатываемых металлов и сплавов может приводить к значительному улучшению их механических свойств, в частности, к повышению пределов прочности и текучести, а также к появлению у них способности к сверхпластическому деформированию, что представляет большой интерес для современной аэрокосмической промышленности.

Рис. 2. Схематическое изображение изменения микроструктуры алюминиевого листа (а) при двукратном (б) и четырехкратном (в) повторении равноканальной угловой вытяжки.

Развитие РКУ прессования для получения ультрамелкозернистых металлов и сплавов

В последние годы использование методов интенсивной пластической деформации для получения объемных наноструктурных металлов и сплавов с ультрамелкозернистой структурой в субмикрокристаллическом (размер зерен d ~ 100-1000 нм) или нанокристаллическом (d < 100 нм) диапазонах становится одним из наиболее актуальных направлений современного материаловедения. Такие УМЗ материалы с новыми свойствами рассматриваются как перспективные конструкционные и функциональные материалы следующего поколения металлов и сплавов.

Как известно, любая пластическая деформация может оказывать существенное влияние на микроструктуру и свойства материалов. Например, при интенсивной прокатке или протяжке происходят измельчение микроструктуры и формирование ячеек, субзерен и фрагментов, что может привести к определенному повышению их прочностных характеристик. Однако материалы, подвергнутые деформации этими традиционными методами, обычно обладают пониженной пластичностью, которая является одной из фундаментальных характеристик, необходимых для разработки новых конструкционных материалов. Как правило, и наноматериалы, получаемые компактированием порошков, обладают также очень низкой пластичностью и, более того, часто бывают хрупкими. Это является причиной растущего интереса к развитию методов интенсивной пластической деформации, позволяющих формировать ультрамелкозернистые (УМЗ) структуры и, как результат, приводить к новым физическим и механическим свойствам.

Равноканальное угловое (РКУ) прессование наряду с кручением под высоким давлением относится к методам ИПД, впервые использованным для получения УМЗ металлов и сплавов. Несмотря на активное развитие в последующие годы нескольких новых методов интенсивной деформации (всесторонней ковки, прокатки с наложением и соединением листов, специального циклического деформирования и ряда других, РКУ прессование остается наиболее широко исследуемым методом ИПД. Более того, становится ясным, что модернизация РКУ прессования, в частности, при создании непрерывного процесса, может обеспечить его широкое практическое использование.

Исторически метод РКУ прессования для получения больших деформаций был разработан В.М. Сегалом и сотрудниками еще в 1970-х годах. Эти работы явились развитием известного в обработке металлов давлением способа бокового выдавливания. Однако, впервые возможность получения УМЗ металлов и сплавов с помощью РКУ прессования была продемонстрирована лишь в начале 90-х годов. Дело в том, что получение УМЗ структур РКУ прессованием, как и другими методами ИПД, является нетривиальной задачей, лежащей на стыке физического материаловедения и обработки металлов, и ее разработка требует специальных экспериментальных и теоретических исследований механики пластического течения, тщательной аттестации формирующихся УМЗ структур и определения режимов и параметров обработки материалов.

Дата добавления: 2014-05-20; просмотров: 381; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!