Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов

Невзирая на активное развитие новых способов ИПД, РКУП остается более обширно исследуемым способом ИПД, т.к. его модернизация, а именно, при разработке непрерывного процесса, может обеспечить обширное практическое внедрение.

Исторически способ РКУП для получения огромных деформаций был разработан В.М. Сегалом и сотрудниками еще в 1970-х годах [6]. Эти работы явились Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов развитием известного в обработке металлов давлением метода бокового выдавливания. Но в первый раз возможность получения УМЗ металлов и сплавов при помощи РКУП была продемонстрирована только сначала 90-х годов Р.З. Валиевым [53 и др.].

Способ РКУП применяется для получения высокоплотных наноструктурированных материалов с высочайшей морфологической однородностью зерна из мощных пластически деформируемых Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов заготовок. Сдвиговая деформация эталона происходит при скрещении им области контакта меж каналами (см. табл. 1.1). При многократном повторении процедуры РКУП происходит систематическое повышение деформации, приводящее к поочередному уменьшению размера зерна за счет формирования сетки поначалу малоугловых, а потом и высокоугловых границ. Эта особенность способа позволяет подвергать насыщенной пластической Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов деформации не только лишь пластичные, да и труднодеформируемые металлы и сплавы. Не считая того, РКУП может употребляться для управления кристаллографической текстурой больших конструкционных материалов [3-4, 7, 54].

Выделяют последующие особенности данного способа [14].

· Относительно малый объем очага деформации, что позволяет выполнить процесс прессования с приметно наименьшим, до 2-ух раз, усилием деформации по сопоставлению с прямым Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов прессованием, выполняемым с эквивалентной степенью деформации и противодействием сил трения.

· Отсутствие редуцирования поперечного сечения заготовки при деформации и его результирующего конфигурации после деформации, что позволяет неоднократно ее деформировать в одном том же инструменте.

· Возможность конфигурации направления деформирования заготовки методом конфигурации ее ориентации по отношению к начальной. Увеличивая Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов либо понижая ее немонотонность, можно управлять структуро- и текстурообразованием [3, 14]. Более обычные маршруты обработки заготовок приведены на рис. 1.2.

Маршрут А производится без переориентации эталона. Маршрут ВС – с подготовительным поворотом эталона на 90о относительно продольной оси в одну сторону перед каждым проходом. Маршрут ВА отличается от маршрута ВС тем, что перед каждым следующем проходом Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов заготовку поворачивают в обратную сторону относительно поворота, выполненного в прошлом проходе. Маршрут С делают с поворотом эталона перед каждым проходом на180о.

Рис. 1.2. Схемы маршрутов при РКУП [14]

Почти всегда лучшие результаты исходя из убеждений формирования однородной тонкодисперсной структуры, как демонстрируют бессчетные исследования [3-4, 6, 14], получаются после прессования по маршруту Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов Вс. Так в меди [14], подвергнутой РКУП, более чем 90 % границ заполучили большеугловые разориентировки. Подобные исследования воздействия маршрутов РКУП на микроструктуру незапятнанного титана также свидетельствуют о предпочтительности использования маршрута ВС исходя из убеждений формирования равноосной зеренной структуры и наилучшего свойства формы и поверхности заготовок.

Прессование образцов по маршрутам А и Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов С приводит к формированию полосовой структуры. Такое воздействие метода переориентации эталона на структурообразование связано с воздействием нрава процесса деформации на структурообразование.

В процессе РКУП реализуется схема деформирования, близкая к схеме

обычного сдвига. В данном случае для определения степени деформации эталона при РКУП за N проходов предлагают формулу, имеющую вид [3]:

,

где f Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов и y – соответственно внутренний и наружный углы скрещения каналов (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Принцип РКУП: a-b-c-d и a¢-b¢-c¢-d¢ – элементы объема материала соответственно до и после РКУП [3]

Каждый проход соответствует степени деформации, приблизительно равной 1.

На эффективность прессования оказывает влияние природа деформируемого материала Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов: хим и фазовый состав, тип кристаллической решетки, энергии дефе-

ктов упаковки состояние материала перед прессованием.

Принципиальным параметром является температура прессования. Выбор температуры находится в зависимости от деформируемости материала, т.е. возможности копить огромные пластические деформации без разрушения и оказывать при всем этом сопротивление деформации, не превосходящем допустимую нагрузку на инструмент Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов. Для получения УМЗ структуры в на техническом уровне незапятнанных материалах температура деформации не должна превосходить (0,25-0,3)Тпл, т.е. обработку нужно проводить в области прохладной деформации [55]. Процесс РКУП легче производить в области больших температур (температура жаркого РКУП составляет до 750 оС [55]) в целях уменьшения сил трения в каналах устройства РКУП Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов, но в этом случаи формируются зерна либо субзерна огромных размеров [55]. При всем этом крепкость сохраняется на высочайшем уровне и существенно увеличивается ударная вязкость. Теплое РКУП (500-550 оС) приводит к формированию отчасти субмикрокристаллической структуры [55, 56], которая обуславливает высшую крепкость, но низкую ударную вязкость.

Очередной принципиальный параметр – угол скрещения каналов. Используя набор матриц с углом Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов скрещения каналов от 90 до 135о, Г.И. Рааб с сотрудниками проводил исследования по воздействию угла скрещения каналов на деформируемость вольфрама [3-4, 14]. При выполнении прессования установили, что при угле скрещения каналов 90о эталоны разрушались. Деформируемость материала была удовлетворительной при углах скрещения каналов 110, 120 и 135о. Наилучшие результаты были получены при использовании Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов вставок с углом скрещения каналов 120о.

Существует также ряд других характеристик, определяющих нрав формирующейся УМЗ структуры: скорость РКУП, приложенное сопротивление, угол кривизны и др. [14].

Важным фактором является масштабный фактор [57]. Экспериментальные данные, подтверждающие воздействие масштабного фактора, приведены в табл. 1.2. Их анализ свидетельствует, что чем меньше размеры деформируемой заготовки, тем паче Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов тонкодисперсная структура формируется в таких образчиках при ИПД. Тут РКУП занимает приоритетную позицию – дает возможность получить объемную заготовку и более мелкое зерно.

Таблица 1.2

Корреляция меж размерами размельченных зернышек в металлах после ИПД и размерами эталона [14 , 57]

Способы ИПД (материал) Корреля- ционные величины Размол в шаровых мельницах Кручение под давлением Равноканальное Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов угловое прессование Винтообразная экструзия
(Al, Cu, Ni, Fe, Ti, Pd) (Al, Cu, Ni, Fe, Ti, Pd) (Al, Cu, Ni, Fe, Ti, Pd) (На техническом уровне незапятнанный титан ВТ1-00)
Размеры деформируемого эталона Чешуйки (тонкие изогнутые пластинки) шириной 20-200 нм Диски шириной (0,1-0,2) мм и поперечником 10-20 мм Прут поперечником (10-20) мм и длиной до Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов 5 поперечников Прут поперечником (10-20) мм и длиной до 5 поперечников
Отношение площади поверхности очага деформации к его объему, м-1 108 104 103 102
Средний размер размельченных зернышек, нм 7-25 100 200-300 1000

Способ РКУП повсевременно совершенствуется, разрабатываются его новые модификации. В целях увеличения деформируемости, однородности и большего измельчения зернышек в выходном канале устанавливают противодавление. Для этого употребляют Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов вязкопластичные материалы либо жесткий пуансон. Недочетом данного способа является невозможность его внедрения для труднодеформируемых материалов без нагрева до высочайшей температуры, усложнение конструкции оснастки, повышение числа переходов в операции прессования и продолжительности последней [14].

Такая модификация РКУП как «прессование в параллельных каналах» [3, 14] (рис. 1.4, а) позволяет за один проход воплотить два поочередных Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов прохода, осуществляемых по маршруту С. В этом случае увеличивается однородность деформированного состояния, значительно миниатюризируется число проходов, нужное для обеспечения формирования УМЗ структуры.

Для формирования УМЗ структуры РКУП совмещают с конформ-процессом (рис. 1.4, б) [58]. Конформ-процесс позволяет получать длинномерные изделия – прутья с относительно маленьким поперечником 10 мм, также тонкостенную проволоку с фактически Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов неограниченной длиной. При реализации совмещенного РКУП-конформ процесса для сотворения силы трения, обеспечивающей проталкивание заготовки, употребляется та же мысль, что и в случае обычного конформ-процесса. В то же время при РКУП-конформ процессе предусматривается возможность многократного продавливания заготовки через оснастку.

а б в

Рис.1.4. Новые модификации способа РКУП:

а Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов – РКУП с параллельными каналами; б – РКУП-конформ; в – РКУ протяжка

Реализуется также динамическое РКУП [59, 60] – способ, в каком для про-

давливания эталона через каналы матрицы заместо пресса в качестве рабочего тела употребляются продукты сгорания пороха, при всем этом обеспечивается скоростное нагружение (скорость прохождения эталона через канал может составлять 150 – 300 м/с).

В Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов качестве метода формирования УМЗ структуры материала в ФГБОУ ВПО «Магнитогорский муниципальный технический институт им. Г.И. Носова» был разработан способ равноканальной угловой свободной протяжки (РКУ протяжки) (рис. 1.4, в). Реализация РКУ протяжки позволяет управлять качествами металлов в критериях непрерывности технологического процесса производства проволоки [61-63].

Не считая приведенных модификаций РКУП есть и другие Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов, в каких за счет разных технических решений увеличивают производительность, понижают силу прессования. Сочетают РКУП также с обыденным прессованием, с гидроэкструзией и прокаткой.

В целом РКУП улучшают в направлении понижения энерго-, материало- и трудозатрат при получении УМЗ структуры в металлах и сплавах. Так, к примеру, в работе [64] показано Равноканальное угловое прессование - как перспективный процесс получения объемных ультрамелкозернистых материалов включение равноканального многоуглового прессования в схему обработки сверхпроводящего сплава 60Т (горячее прессование, прохладная гидроэкструзия и волочение), что приводит к значительному (до 2-ух раз) увеличению плотности критичного тока, при завышенных механических свойствах.


rassuzhdeniya-gospozhi-misao-3-glava.html
rassuzhdeniya-mej-kasahari.html
rassuzhdeniya-o-novom-principe-polucheniya-teplovoj-energii.html