有色金屬ECAP加工技術(shù)研究

吳志光

（山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 長治 046011）

隨著當(dāng)前我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷提升，人們的生活質(zhì)量和生活層次都在不斷的提升，同時(shí)人們對一些高性能的有色金屬的材料、種類以及規(guī)格等方面的要求越來越多，同時(shí)對有色金屬的品質(zhì)、精度以及質(zhì)量要求等方面也越來越高。在研究和開發(fā)一些高性能的有色金屬的工作當(dāng)中，需要對傳統(tǒng)形式下的加工技術(shù)加以不斷的完善和改造，同時(shí)還需要不斷的開發(fā)出全新的加工技術(shù)，使得有色金屬的加工流程慢慢的走向產(chǎn)業(yè)化的道路[1]。在最近幾年的發(fā)展過程中，隨著人們對環(huán)境保護(hù)的意識性不斷提升，人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中對鋁、鎂等輕質(zhì)金屬材料的使用程度不斷上升，進(jìn)而人們對這些有色金屬材料加工技術(shù)的研究也越來越深層化，本文就重點(diǎn)針對有色金屬的ECAP加工技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)的分析和研究。

1 有色金屬的ECAP加工技術(shù)

1.1 ECAP加工工藝使用的重要性

鋁鎂合金在本身的材質(zhì)上具有六方晶體的結(jié)構(gòu)，并且在常溫下性質(zhì)相對比較穩(wěn)定，常溫下所表現(xiàn)出來的成行能力相對比較強(qiáng)。所以說，大部分的鎂合金可以使用傳統(tǒng)鑄造的方式來實(shí)施成型操作[2]。為了充分的開發(fā)和運(yùn)用鋁鎂合金，提升人們對鋁鎂合金的使用程度，有必要開展鋁鎂合金的二次加工流程，運(yùn)用鍛造、擠壓等塑性方式，對鋁鎂合金實(shí)施二次加工，進(jìn)而可以有效的制造出形狀比較復(fù)雜的鋁鎂合金構(gòu)件。運(yùn)用鋁鎂合金成型的工藝技術(shù)，可以將一些比較復(fù)雜的鋁鎂合金鑄造成各種不同類型的金屬構(gòu)件，通過這種方式可以在最大效度上提升了鎂鋁合金的具體運(yùn)用領(lǐng)域，同時(shí)也為超塑性成形轉(zhuǎn)變成為難變形的材料的形成提供出了有效的保障。

1.2 ECAP加工技術(shù)的基本原理

ECAP加工技術(shù)所使用的模具是通過兩個(gè)等截面的行駛，依照相應(yīng)的角度和原理，相互之間進(jìn)行交錯(cuò)之后所形成，在側(cè)面的兩邊上存在一定的空隙和夾角。在有色金屬受到擠壓的過程當(dāng)中，將模具的尺寸和通道內(nèi)部口徑的尺寸進(jìn)行設(shè)定，在擠壓過程當(dāng)中通過兩個(gè)通道交叉點(diǎn)的時(shí)候，在兩面的通道的夾角上，會(huì)產(chǎn)生近似于純剪的形變。由于模具本身的形狀會(huì)產(chǎn)生改變，在產(chǎn)生擠壓的過程中試樣金屬的橫截面積形狀以及實(shí)際的面積不會(huì)產(chǎn)生任何的改變。所以說，可以對其進(jìn)行反復(fù)的擠壓，在有色金屬經(jīng)過反復(fù)的擠壓之后，所產(chǎn)生的形變量上可以累加到整體變量當(dāng)中。在實(shí)際的擠壓過程中，晶體的形狀會(huì)慢慢的細(xì)化，基本上可以分為兩個(gè)變化過程：第一，粗大的晶體粒在經(jīng)過剪切之后被慢慢的拉長，進(jìn)而大晶體粒會(huì)慢慢的被磨成具有一些角度較小的亞晶體，亞晶體再被繼續(xù)的破壞，慢慢的開始產(chǎn)生了角度比較大的晶體組織，這個(gè)晶體組織不能再繼續(xù)的被分割下去，一直到不能繼續(xù)的分割下去。第二，在具有大角度的晶體組織環(huán)境下，需要將這些晶體看成是一些獨(dú)立的晶體類型，并且隨著形變量的大角度的形成，晶體內(nèi)部的尺寸降低了納米的級別。

2 鋁鎂合金ECAP加工技術(shù)研究現(xiàn)狀

當(dāng)前在國內(nèi)外相關(guān)的科研工作當(dāng)中，針對ECAP加工技術(shù)在鋁鎂合金上有著非常廣泛的運(yùn)用，并且通過相關(guān)工作人員的研究，在這項(xiàng)技術(shù)的研究上取得了較大的進(jìn)展，并且從中積累下了豐富的操作經(jīng)驗(yàn)，不但有效的細(xì)化了鋁鎂合金的晶體粒徑，達(dá)到了預(yù)期的操作目標(biāo)，并且對晶體的形變規(guī)律以及強(qiáng)化的性能也起到了積極性的作用[3]。因?yàn)殇X鎂合金作為密集型六方結(jié)構(gòu)，在室溫條件下所能達(dá)到的塑性相對比較有限，因此，在擠壓溫度的設(shè)定上基本上都需要高于200℃。鋁鎂合金在產(chǎn)生了重復(fù)性結(jié)晶的過程中，抵消了ECAP加工技術(shù)中所產(chǎn)生的細(xì)化的效果[4]。

國外相關(guān)工作人員通過實(shí)驗(yàn)分析之后得出了，在200℃的條件下，鋁鎂合金在經(jīng)過了8次反復(fù)的擠壓操作之后，從中可以得到0.7um的晶體。

并且在伸長率方面可以達(dá)到了460%，通過這種方式使得鋁鎂合金具有比較低的屈服性能。還有一部分相關(guān)研究人員在研究過程中得出，在鋁鎂合金產(chǎn)生形變的時(shí)候，在形變的統(tǒng)一性上不是非常的協(xié)調(diào)，并且在一些比較粗大的晶體上，很容易會(huì)環(huán)繞著一些比較細(xì)小的晶體。隨著擠壓程度的不斷上升，在變形過程中會(huì)產(chǎn)生局部不協(xié)調(diào)方面的問題，并且這種不協(xié)調(diào)的問題會(huì)慢慢的轉(zhuǎn)變成為一些更加細(xì)小的晶體顆粒。

相關(guān)研究人員在研究之后得出，他們認(rèn)為這種形變過程當(dāng)中，由于晶體的粒徑的大小存在一定的差異性，在發(fā)生形變的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生局部形變不均勻的問題。

我國研究學(xué)者劉英、陳維等人員，在針對ECAP加工技術(shù)的研究過程中得出了，在鋁鎂合金的晶體產(chǎn)生變化的時(shí)候，合金內(nèi)部的伸長率不斷的提升，并且屈服的程度會(huì)慢慢的降低，但是其中實(shí)際的抗拉強(qiáng)度的變化不是非常的明顯。在擠壓的頻率不斷上升的時(shí)候，晶體內(nèi)部的尺寸大小也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，進(jìn)而在屈服率上也會(huì)產(chǎn)生一定的下降情況。還有的研究人員從鋁鎂合金的組織形態(tài)上進(jìn)行了分析，從中測定了晶體的平均尺寸大小大約在300um上下，最小的粒徑大小為50um左右，在進(jìn)行細(xì)化之后的粒徑可以保持在4um～10um之間；整體的強(qiáng)度從100MPa逐漸提升到了250MPa，在提升率上達(dá)到了150%，合金內(nèi)部晶體的伸長率從1%慢慢增長到了4%，提升率達(dá)到了300%。盡管當(dāng)前我國在ECAP加工技術(shù)方面研究做出了大量的工作，但是針對出變成形的鋁鎂合金的研究工作方面還是處于初步的研究和發(fā)展階段，這方面的問題需要相關(guān)工作人員需進(jìn)行大量的研究。

3 展望

當(dāng)前我國在有色金屬的加工行業(yè)上，相比于世界上一些發(fā)達(dá)國家來講，還存在著比較明顯的差距，進(jìn)而在最近幾年當(dāng)中，在這方面的經(jīng)濟(jì)投入有所提高，但是在整體的效果上來看還不是非常的明顯。其中半固態(tài)金屬的成型和ECAP加工技術(shù)的發(fā)展?jié)摿ο鄬Ρ容^大，同時(shí)半固態(tài)技術(shù)在美國、日本等相關(guān)國家的使用也比較廣泛，我國針對這方面的技術(shù)研究還需要不斷的提升。對我國的資源優(yōu)勢加以充分的發(fā)揮，在以后的發(fā)展過程中，通過節(jié)能、高效、綠色環(huán)保技術(shù)的不斷發(fā)展，我國會(huì)在這方面的技術(shù)上得到全新的突破。

4 結(jié)語

通過本文對有色金屬的加工技術(shù)的分析研究，可以看出我國在這方面的技術(shù)發(fā)展過程中，需要繼續(xù)提升對有色金屬的研究和資源投資力度，不斷發(fā)展有色金屬ECAP加工技術(shù)，這樣才可以在以后的發(fā)展過程中，在工業(yè)發(fā)展大環(huán)境當(dāng)中占據(jù)著競爭性地位。