《用于通过受控制的应变路径变化的金属部件的晶粒细化的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于通过受控制的应变路径变化的金属部件的晶粒细化的方法.pdf（9页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN102066585A43申请公布日20110518CN102066585ACN102066585A21申请号200980119057022申请日2009052710407620080528PTC21D7/04200601C21D7/0020060171申请人阿威罗大学地址葡萄牙阿威罗72发明人JJ德阿尔梅达格拉西奥E费尔南德劳奇F巴尔拉特JW允G文泽74专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038代理人王爱华54发明名称用于通过受控制的应变路径变化的金属部件的晶粒细化的方法57摘要现在，具有高的强度和可成形性的金属零件即片材金属的生产代表汽车、航天和组装行业的大。
2、的挑战。本发明涉及新的塑性变形工艺，其通过控制应变路径变化使得生产的片材金属具有12微米的晶粒尺寸，因此在保持相同的可成形性的情况下具有的屈服点是例如通过常规轧制方法获得的34倍。该方法容易以工业化的规模实施并且其优化仅需要表征相对于剪切应变的厚度减小率和应变路径变化的幅值的两个操作参数。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010112686PCT申请的申请数据PCT/IB2009/0522372009052787PCT申请的公布数据WO2009/144676PT2009120351INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书3页附图3页CN10206。
3、6595A1/2页21在交替上辊和下辊的相对速度的连续步骤期间通过受控制的应变路径变化在简单压缩剪切塑性变形下的晶粒细化的工艺。2根据权利要求1所述的在交替上辊和下辊的相对速度的连续步骤期间通过受控制的应变路径变化在简单压缩剪切塑性变形下的晶粒细化的工艺，特别强调在片材金属中。3根据权利要求2所述的通过受控制的应变路径变化在简单压缩剪切塑性变形下的晶粒细化的工艺，在上辊和下辊的相对速度交替的至少两个工作站中进行所述工艺。4根据前述权利要求所述的通过受控制的应变路径变化的晶粒细化的工艺，其特征在于，应变路径变化的幅值小于05。5根据权利要求4所述的通过受控制的应变路径变化的晶粒细化的工艺，其特征。
4、在于，应变路径变化的幅值位于013到05的范围中。6根据权利要求5所述的通过受控制的应变路径变化的晶粒细化的工艺，其特征在于，应变路径变化的幅值位于013到013的范围中。7根据权利要求1、2和3所述的通过受控制的应变路径变化的晶粒细化的工艺，其特征在于，由厚度减小率R与表观剪切应变APP之间的以下关系表示的，参数“A”大于1，8根据前述权利要求所述的通过受控制的应变路径变化的晶粒细化的工艺，其特征在于，由厚度减小率R与表观剪切应变APP之间的以下关系表示的，参数A在1225的范围中，9根据前述权利要求所述的通过受控制的应变路径变化的晶粒细化的工艺，其特征在于，由厚度减小率R与表观剪切应变AP。
5、P之间的以下关系表示的，参数“A”在17525的范围中，10根据权利要求2到9所述的工艺，其特征在于，生产的金属片材厚度减小率高于500。11根据权利要求2到9所述的工艺，其特征在于，生产的片材金属具有大约12微米的晶粒尺寸，所述晶粒尺寸能够通过低温下的热处理被稳定化。12根据权利要求2到9所述的工艺，其特征在于，生产的片材金属在保持相同程度的可成形性的情况下是不交替辊的相对速度的常规工艺中获得的片材金属的屈服应力的34倍。13用于根据所有权利要求所述的通过受控制的应变路径变化的金属零件的晶粒细化的设备，其特征在于，在一个或更多个工作站中，材料在简单压缩剪切下塑性变形，并且在每道次之后所述上辊。
6、和下辊之间的相对速度交替。14根据权利要求112产生的金属零件，其特征在于，通过受控制的应变路径、在连续的步骤中通过简单压缩剪切的塑性变形和在每个变形步骤之后交替所述上辊和下辊的相对速度，获得晶粒细化。权利要求书CN102066585ACN102066595A2/2页315根据前述权利要求，所述金属零件是金属片材。16根据前述权利要求，所述金属片材是钢或铝片材。权利要求书CN102066585ACN102066595A1/3页4用于通过受控制的应变路径变化的金属部件的晶粒细化的方法背景技术0001现在，具有高的强度和可成形性的金属零件即片材金属的生产代表汽车、航天和组装行业的大的挑战。重量减小。
7、、原材料的节省和较少污染物排放是汽车和组装行业中轻质材料的使用的主要驱动力。0002轧制是用来生产金属片材的常规技术。在这个工艺中，最终的片材厚度由以相同速度旋转的两个辊上和下之间的距离决定。在轧制之后，材料通常呈现轧制纹理并且有必要执行再结晶处理以便恢复材料的最初性能。在热处理之后，材料呈现通常在20和65微米之间范围的晶粒尺寸。必须强调，按照HALLPETCH定律，屈服应力与晶粒尺寸成反比。0003已经开发出新的金属和合金即高强度钢和系列5XXX，6XXX和7XXX的铝合金以满足新的生产要求。合金化基础材料允许获得较高的强度。然而，新的技术问题已经随着这些新合金出现。例如，高强度钢呈现重要。
8、的弹回现象，该弹回现象有必要在塑性变形期间被补偿。铝合金也呈现代表对大规模生产的巨大限制的负应变率敏感性。0004在这种情况下，对于上述工业的需要，允许具有细化的晶粒并且具有与高的R值相容的晶体织构并因此具有高的可成形性的片材金属的生产的技术的发展是极其重要的。发明内容0005本发明涉及一种通过与应变路径变化相关联的压缩剪切应变状态的金属的晶粒细化的工艺。通过在每个轧制步骤之后交替上辊和下辊的相对速度，获得应变路径变化。0006在第一优选方法中，通过与应变路径变化相关联的压缩剪切应变状态的金属的晶粒细化的工艺应用于片材金属，其中应变路径变化通过在每个轧制步骤之后交替上辊和下辊的相对速度而获得。。
9、0007在第二更优选的方法中，该工艺在至少在两个连续的轧制站中通过交替上辊和下辊的相对速度在连续的简单压缩剪切下处理材料的塑性变形。0008在同样优选的另一方法中，应变路径变化的幅值小于05。在更优选的方法中，应变路径变化的幅值位于013到05的范围中。在其它方法中，更优选地，应变路径变化的幅值位于013到013的范围中。0009在同样优选的另一方法中，参数A大于1，如厚度减小率R和表观剪切应变APP之间的关系表示的00100011在更优选的方法中，参数A处于12到25的范围中。在更加优选的方法中，参数A处于175到25的范围中。0012在同样优选的本发明的另一方法中，新的工艺允许生产的片材金。
10、属具有大于500的厚度减小率。在其它优选方法中，该工艺使得生产的片材金属具有12微米的晶粒尺寸，该颗粒尺寸可以在适度的温度下通过热处理被进一步稳定化。在同样优选的其它方说明书CN102066585ACN102066595A2/3页5法中，该工艺使得生产的片材金属在保持相同水平的可成形性的情况下具有相对于常规轧制工艺高34倍的屈服应力。0013在本发明的优选方法中，该工艺在一个或更多个工作站中进行，在该工作站中，通过交替每个工作站中的上辊和下辊的相对速度，材料在简单压缩剪切下塑性变形。0014在本发明的另一方法中，由于通过交替每个工作站中的上辊和下辊的相对速度获得的应变路径变化和简单压缩剪切的同。
11、时作用，通过这种技术生产的金属呈现细化的晶粒。0015在本发明的优选方法中，报告的金属部件是金属片材。在更优选的方法中，这种金属是钢或铝合金。0016该工艺先前的发展0017在过去的数年中，轧制工艺已经经历新的发展。例如，在文献US5666842中，特别强调由于晶粒的对齐和随后的初次和二次再结晶引起的沿轧制方向的金属的磁性。在另一文献US3861188中，特别关心每道次PASS的厚度减小量的影响。在这种情况下，片材以蛇状形状在辊之间流动并且受到张力和后张力。这个工艺具有大的经济影响。然而，它没有给出用来在轧制的片材中同时获得高的强度和可成形性的方案。相反，在本发明中，每道次的减小量不是基本参数。
12、。实际上，本工艺沿整个片材厚度施加简单的剪切应变状态。这意味着在工艺的每个步骤之后必须相对于剪切应变分析减小量道次。此外，工作站之间的应变路径的优化的控制在本发明中是至关重要的。0018这样，可以通过晶粒细化来调和高的强度和通过在动态回复工艺下产生优化的各向异性而调和高的可成形性。附图说明0019图1遵循没有体积变化的平面应变状态，OABC限定的矩形元件转变为OABC限定的平行四边形元件的示意图。1代表OABC截面且2代表OABC截面。0020图2对于不同A值的作为厚度减小率的函数的表观剪切应变的演变。0021图3发生在两个连续的变形步骤之间的应变路径变化的示意图。3代表应变路径变化之前的片材。
13、并且4代表应变路径变化之后的片材。0022图4沿不同步骤的塑性变形工艺的示意图。可以注意到，在每个工作站中，上辊和下辊的相对速度接连地颠倒。5是片材金属，6、7、8和9代表上辊并且10、11、12和13代表下辊上辊6，8的速度大于下辊10，12的速度，并且上辊7，9的速度小于下辊11，13的速度。0023图5沿片材厚度的剪切变形的示意图。可以看到，可从角度直接测量剪切应变。14代表在变形前的片材金属并且15代表在变形后的片材金属。0024图6随着A演变的示意图。0025图7在该工艺之后单轴向拉伸中获得的系列1XXX的铝AA1050O的机械性能的示意图。为了对比，示出相同材料在常规轧制和再结晶之。
14、后的机械性能。具体实施方式0026本发明涉及同时使得片材金属的强度和可成形性增强的新的轧制工艺。为了这个说明书CN102066585ACN102066595A3/3页6目的，片材金属1，2如下所述在连续的步骤图4中变形图1在每个塑性变形操作、即工作站中，辊6，10的速度是不同的，以便沿整个片材厚度产生剪切变形。可以通过如图5中示出的角度从片材14，15直接测量剪切应变。厚度减小率R与表观剪切应变APP与角度的关系为APPTAN之间的关系由方程确立。对于不同的A值的表观剪切应变随着厚度减小率的演变在图2中示出。0027在第二工作站7，11中，上辊和下辊之间的相对速度颠倒图4。在优化的条件下，将产。
15、生应变路径的变化图3，同时材料的厚度减小且剪切应变增加。应变路径的变化的特征在于以下方程表示的参数00280029图6中示出随A的演变。应变路径变化的幅值由代表连续变形的应变速率的两个矢量限定的角度的余弦限定。0030如可以理解的，该工艺的关键要求中的一个在于获得优化的应变路径变化。在这个工艺中，通过在每个工作站中交替上辊和下辊的相对速度引起应变路径变化。在第一步骤中，金属片材受到上辊6的速度高于下辊10的速度的辊之间的压缩，并且在第二步骤中，受到下辊11的速度高于上辊7的速度的压缩。这个顺序可以重复8，9，12，13直到获得最终厚度。0031沿片材的整个厚度的强烈的剪切应变产生与塑性变形工艺。
16、的高强度和可成形性要求相适宜的晶粒细化和高的各向异性。应变路径的变化是动态回复工艺的原因，并且因此积极地有助于材料可成形性。0032该材料应当在低温下经受稳定化热处理1020分钟。0033主要技术参数应当从图6中对A的图表提取。0034优化的工作条件是在013和013之间和A在175和25之间。0035通常，注意到用于改进可成形性的工艺的条件是在05和013之间和A在12和25之间。0036实验性地演示，对于值05和A值1，结果已经是积极的，并且相对于常规轧制的强度和可成形性的改进是显著的。0037概括地，在所述工艺之后，金属和合金呈现12微米的晶粒尺寸并且通过低温下的热处理可以容易地被稳定。。
17、保持相同程度的可成形性的情况下，该材料呈现比通过常规轧制获得的材料高、为其34倍的屈服应力。这个工艺允许高的厚度减小率500。0038作为例子，在图7中示出单轴向拉伸中获得的系列1XXX的铝合金AA1050O的机械性能。为了对比，我们在同一图中示出相同材料在常规轧制和再结晶之后的机械性能。0039这个技术可容易地适于不同金属型材的生产。说明书CN102066585ACN102066595A1/3页7图1图2说明书附图CN102066585ACN102066595A2/3页8图3图4图5说明书附图CN102066585ACN102066595A3/3页9图6图7说明书附图CN102066585A。