劇烈塑性變形法（Severe Plastic Deformation,SPD）,因其優(yōu)異的晶粒細(xì)化效果,成為制備塊體超細(xì)晶/納米晶材料的重要技術(shù)途徑。等徑角變形（Equal-channel Angular Pressing,ECAP）、高壓扭轉(zhuǎn)（High Pressure Torsion,HPT）和累積軋制復(fù)合（Accumulative Roll-Bonding,ARB）是最具代表性的劇烈塑性變形方法。其中ECAP具有樣品尺寸容易放大（Scaling up）的優(yōu)勢;但晶粒細(xì)化效果不如HPT,而且多道次操作,加工效率較低。HPT基于高靜水壓力下的回轉(zhuǎn)運(yùn)動,單一道次即可獲得很大的應(yīng)變量從而取得顯著的細(xì)化晶粒效果;但樣品尺寸小,且規(guī)模難放大。ARB不需要專用模具,可用工業(yè)軋機(jī)實(shí)現(xiàn);但制備的樣品質(zhì)量嚴(yán)重依賴軋制復(fù)合界面的結(jié)合質(zhì)量,ARB過程中所有的結(jié)合界面均在軋制復(fù)合前暴露于外環(huán)境,受污染風(fēng)險高,多道次加工時需要繁瑣、重復(fù)的表面清理。即便解決了表面污染問題,樣品的最后一個復(fù)合界面（位于板厚中心位置）只經(jīng)過一道次軋制,保證其結(jié)合質(zhì)量是一個很大的挑戰(zhàn)。因此,領(lǐng)域內(nèi)期待著可以集上述幾種方法之優(yōu)點(diǎn)、抑... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：168 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）?１９４６年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者Ｂｒｉｄｇｍａｎ教授和他的第一臺“ＨＰＴ”設(shè)備｜１８］；?（ｂ）扭??１１９１??

本節(jié)將著重介紹這三種方法的基本原理。??①高壓扭轉(zhuǎn)（Ｈｉｇｈ?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?Ｔｏｒｓｉｏｎ，ＨＰＴ）??ＨＰＴ的原理如圖１．２［３７］所示，薄盤狀樣品位于兩個分別成為上砧頭和下砧頭的剛性模??具之間；通過模具對樣品施加軸向壓力Ｐ，使得樣品獲得高靜水壓力的同時，其上、下??兩個端面分別與上、下砧頭保持黏著；通過上、下砧頭之間的相互轉(zhuǎn)動，在樣品上獲得??剪切（扭轉(zhuǎn)）變形。??ＨＩＨＨ??圖１．２高壓扭轉(zhuǎn)（ＨＰＴ）原理示意圖［３７］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ＨＰＴ｜３７］??根據(jù)模具幾何構(gòu)造（模具對樣品的約束情況），共有三種ＨＰＴ，分別是無約束ＨＰＴ、??全約束ＨＰＴ和半約束ＨＰＴ，如圖１．３?ａ－ｃ所示［３８］。這三種ＨＰＴ在進(jìn)行操作時樣品的橫向流??動程度不同，無約束ＨＰＴ?（如圖１．３ａ）的砧頭為平面，材料的自由流動不受模具約束，??完全依靠接觸面摩擦力自鎖。因此，在操作時樣品減薄很嚴(yán)重。全約束ＨＰＴ?（如圖１．３ｂ），??樣品放置于下砧頭的圓形凹槽內(nèi)，凹槽形狀與樣品一致，上砧頭上的壓頭壓入該凹槽，??在進(jìn)行操作時

ＨＰＴ１３８１??ＨＰＴ扭轉(zhuǎn)（剪切）應(yīng)變的解析是其原理的重要組成部分，Ｚｈｉｌｙａｅｖ等人給出了基于??幾何參數(shù)的應(yīng)變計(jì)算公式。對圓盤樣品進(jìn)行高壓扭轉(zhuǎn)時應(yīng)變量的幾何分析如圖１．４所示??［４Ｇ１，假設(shè)圓盤的扭轉(zhuǎn)角度產(chǎn)生一個微小增量洲，那么在半徑ｒ處所發(fā)生的位移就可以用??ｄ／＝ｒｄ０表示。根據(jù)剪應(yīng)變的定義，剪應(yīng)變的微小增量ｄｙ的表達(dá)式為：??＝?＾?＝?（１．１）??ｈ?ｈ??其中，／；為圓盤厚度。??如果假設(shè)樣品厚度不隨轉(zhuǎn)動角度＾的增加而發(fā)生改變，對微分方程式１．１進(jìn)行求解可??得：??ｒ?■０?ｒ?■?２ｎＮ?，１－１、??ｙ?—?＝??＼?＼?．１?）??ｈ?ｈ??其中，ＴＶ為ＨＰＴ的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。??ＨＰＴ時，樣品的變形模式為簡單切變，不同于諸如乳制、擠壓、拉拔等工藝。由于??不同加工方法彼此之間變形模式均不相同

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Effects of Impurity on Microstructure and Hardness in Pure Al Subjected to Dynamic Plastic Deformation at Cryogenic Temperature[J]. F. Huang, N.R. Tao and K. Lu Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China.  Journal of Materials Science & Technology. 2011(07)
[2]Effects of Strain Rate and Deformation Temperature on Microstructures and Hardness in Plastically Deformed Pure Aluminum[J]. F. Huang, N.R. Tao and K. Lu Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China.  Journal of Materials Science & Technology. 2011(01)
[3]高溫高壓下通過石墨直接轉(zhuǎn)化合成的純聚晶金剛石[J]. 胡娟.  超硬材料工程. 2006(05)
[4]BELT裝置硬質(zhì)合金頂錘的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 王強(qiáng),蔡冬梅,趙東.  重型機(jī)械. 2004(01)



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