22、材料微观结构演变与铣削毛刺形成研究

材料微观结构演变与铣削毛刺形成研究

材料微观结构演变技术

材料微观结构的演变对其机械性能有着至关重要的影响，通过多种技术可以实现材料的晶粒细化，从而提升材料的性能。以下介绍几种常见的严重塑性变形（SPD）技术。

高压扭转（HPT）

高压扭转是一种通过对圆盘状样品施加高压和扭转力来实现晶粒细化的技术。其等效的冯·米塞斯应变与扭转圈数 (N)、圆盘中心的径向距离 (r) 和圆盘厚度 (h) 有关。该技术的主要优点是能比其他技术获得更细化的晶粒，但缺点也较为明显，样品必须为圆形，且需要施加较高的压力，样品直径通常在 35mm 范围内。此外，由于应变与圆盘中心的距离成正比，会导致微观结构在直径方向上分布不均匀。

等通道转角挤压（ECAP）

等通道转角挤压由 Segal 及其同事提出。在这个过程中，使用柱塞对材料施加压力，材料通过一个特殊的模具，该模具由两个以倾斜角度相交的通道组成，通道角度为 (\varphi)，两通道横截面在交汇处形成的角度为 (\psi)。材料在两个通道的交汇处产生应变，等效应变可通过公式 (\varepsilon_N = N\sqrt{3}[2\cot(\frac{\varphi}{2} + \frac{\psi}{2}) + \psi\csc(\frac{\varphi}{2} + \frac{\psi}{2})]) 计算，其中 (N) 为挤压次数。ECAP 的优点是能实现最大程度的晶粒细化，并且与其他传统的 SPD 工艺不同，坯料的尺寸不会随挤压次数的增加而改变。

循环挤压与压缩（CEC）

在循环挤压与压缩过程中，材料先通过直径为 (d_0) 的圆柱形模具，然后再通过一系