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本论文对近年来SPD技术的国内外研究进展进行了总结，介绍了SPD方法需满足的条件，并指出了现有的部分SPD工艺的优点和不足。并对本课题组提出的SPD新工艺进行了原理描述，并利用现有设备，采用纯铝、纯铜以及AZ31镁合金等材料进行了新工艺的初步实验探索。实验结果表明：t-HPS方法能够实现管状材料切向的剪切变形，应变沿径向呈梯度分布，外管壁处得应变量最小，向内壁递增；利用劈尖原理实现t-HPS方法时，采用端部无约束设计始终无法避免打滑；采用端部半约束设计能有效避免打滑，但在管材端部存在变形死区。此外，本毕业设计对新工艺的模具进行了优化设计，以满足这种新的变形模式（管状试样沿切向发生剪切变形）以及高压实验条件下对模具的力学性能要求。6476
关键词 剧烈塑性变形 静水压力 管材高压剪切 模具设计
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title the Experimental Study of Tube High Pressure Shearing
Abstract
The repot summarizes SPD research advances in recent years, and introduces the conditions to be met by the SPD method, and points out the strengths and weaknesses of the existing part of the SPD process. And the new SPD process of our group, the use of existing equipment, the experiments of the new process on pure aluminum, pure copper and AZ31 magnesium alloys and other materials by existing equipment to carry out preliminary experiments to explore the new technology is described. The experimental results show that: t-HPS method achieve the tangential shear deformation of the tube sample, strain gradient distribution along the radial direction of the tube wall was variable, slope up from the outer wall to the inner wall. For the wedge principle t-HPS method, the non-confinement design has never been able to avoid slipping; using partial-confinement design can effectively avoid skidding, but exists deformation dead zone in the tube ends. The mold of the new process also has been optimized to meet this new mode of deformation (tangential shear deformation of tubular specimens) and the mechanical properties of the mold requirements in high-pressure experimental conditions.
Keywords severe plastic deformation hydrostatic pressure
tube high pressure shearing mold design
目 次
1 绪论 2
1.1 概述 2
1.2 SPD技术需满足的条件 2
1.3 SPD工艺 3
1.3.1 高压扭转（HPT） 4
1.3.2 等径角挤压（ECAP） 4
1.3.3 现有工艺的不足 5
1.3.4 新工艺的提出——t-HPS 5
1.3.5 t-HPS方法加压方式的改进 9
2 实验研究目的 10
2.1 具体研究目标 11
2.2 拟解决的关键问题： 11
2.3 研究方案： 11
3 实验结果及分析讨论 12
3.1 纯铝的t-HPS实验 12
3.2 AZ31镁合金的t-HPS实验 15
3.3 纯铜t-HPS实验 24
4.模具的改进 28
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 绪论
1.1 概述
如何提高金属材料的强度？现在材料科学界较为普遍的方法是细化晶粒。晶粒越细，一定体积内晶粒数目越多，变形分散且均匀，应力集中降低，因此在提高材料强度的同时也改善材料的塑性和韧性。而又如何细化晶粒？20世纪90年代俄罗斯科学家R.Z.Valiev和他的同事在大量纯剪切大变形实验的基础上发展而来了SPD[1]，即剧烈塑性变形法（Severe Plastic Deformation，简称SPD），具有强烈的细化晶粒的能力，可直接将材料的内部组织细化到亚微米甚至纳米级别，甚至可以将晶体非晶化[2]. 它之所以引起了材料专家们越来越多的兴趣和关注，不仅仅是因为纳米材料本身所具有的独特的物理和力学性能，更重要的是SPD法与其他制备方法相比，具有许多独特的优点，比如：可以在不改变材料尺寸的前提下, 通过施加很大的剪切应力而引入高密度位错，能够将平均晶粒尺寸细化到1μm 以下；适用范围广，可以制备大体积的试样，试样无残留缩孔，不易引入杂质等。