專利名稱：用于通過受控制的應變路徑變化的金屬部件的晶粒細化的方法
用于通過受控制的應變路徑變化的金屬部件的晶粒細化的
方法
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，具有高的強度和可成形性的金屬零件(即片材金屬)的生產(chǎn)代表汽車、航天 和組裝行業(yè)的大的挑戰(zhàn)。重量減小、原材料的節(jié)省和較少污染物排放是汽車和組裝行業(yè)中 輕質(zhì)材料的使用的主要驅(qū)動力。軋制是用來生產(chǎn)金屬片材的常規(guī)技術(shù)。在這個工藝中，最終的片材厚度由以相同 速度旋轉(zhuǎn)的兩個輥(上和下)之間的距離決定。在軋制之后，材料通常呈現(xiàn)軋制紋理并且 有必要執(zhí)行再結(jié)晶處理以便恢復材料的最初性能。在熱處理之后，材料呈現(xiàn)通常在20和65 微米之間范圍的晶粒尺寸。必須強調(diào)，按照Hall-Petch定律，屈服應力與晶粒尺寸成反比。已經(jīng)開發(fā)出新的金屬和合金(即高強度鋼和系列5XXX，6XXX和7XXX的鋁合金) 以滿足新的生產(chǎn)要求。合金化基礎(chǔ)材料允許獲得較高的強度。然而，新的技術(shù)問題已經(jīng)隨 著這些新合金出現(xiàn)。例如，高強度鋼呈現(xiàn)重要的彈回現(xiàn)象，該彈回現(xiàn)象有必要在塑性變形期 間被補償。鋁合金也呈現(xiàn)代表對大規(guī)模生產(chǎn)的巨大限制的負應變率敏感性。在這種情況下，對于上述工業(yè)的需要，允許具有細化的晶粒并且具有與高的r值 相容的晶體織構(gòu)并因此具有高的可成形性的片材金屬的生產(chǎn)的技術(shù)的發(fā)展是極其重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種通過與應變路徑變化相關(guān)聯(lián)的壓縮剪切應變狀態(tài)的金屬的晶粒 細化的工藝。通過在每個軋制步驟之后交替上輥和下輥的相對速度，獲得應變路徑變化。在第一優(yōu)選方法中，通過與應變路徑變化相關(guān)聯(lián)的壓縮剪切應變狀態(tài)的金屬的晶 粒細化的工藝應用于片材金屬，其中應變路徑變化通過在每個軋制步驟之后交替上輥和下 輥的相對速度而獲得。在第二更優(yōu)選的方法中，該工藝在至少在兩個連續(xù)的軋制站中通過交替上輥和下 輥的相對速度在連續(xù)的簡單壓縮剪切下處理材料的塑性變形。在同樣優(yōu)選的另一方法中，應變路徑變化的幅值(α)小于0.5。在更優(yōu)選的方法 中，應變路徑變化的幅值(α )位于-0. 13到0. 5的范圍中。在其它方法中，更優(yōu)選地，應變 路徑變化的幅值位于-0. 13到0. 13的范圍中。在同樣優(yōu)選的另一方法中，參數(shù)a大于1，如厚度減小率r和表觀剪切應變、app之
間的關(guān)系表示的
權(quán)利要求
1.在交替上輥和下輥的相對速度的連續(xù)步驟期間通過受控制的應變路徑變化在簡單 壓縮剪切塑性變形下的晶粒細化的工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在交替上輥和下輥的相對速度的連續(xù)步驟期間通過受控制 的應變路徑變化在簡單壓縮剪切塑性變形下的晶粒細化的工藝，特別強調(diào)在片材金屬中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過受控制的應變路徑變化在簡單壓縮剪切塑性變形下的 晶粒細化的工藝，在上輥和下輥的相對速度交替的至少兩個工作站中進行所述工藝。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的通過受控制的應變路徑變化的晶粒細化的工藝，其特征在 于，應變路徑變化的幅值(α)小于0.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通過受控制的應變路徑變化的晶粒細化的工藝，其特征在 于，應變路徑變化的幅值(α )位于-0. 13到0. 5的范圍中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過受控制的應變路徑變化的晶粒細化的工藝，其特征在 于，應變路徑變化的幅值(α)位于-0. 13到0. 13的范圍中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的通過受控制的應變路徑變化的晶粒細化的工藝，其特 征在于，由厚度減小率r與表觀剪切應變Y app之間的以下關(guān)系表示的，參數(shù)“a”大于1，
8.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的通過受控制的應變路徑變化的晶粒細化的工藝，其特征在 于，由厚度減小率r與表觀剪切應變Y app之間的以下關(guān)系表示的，參數(shù)a在1. 2-2. 5的范 圍中，
9.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的通過受控制的應變路徑變化的晶粒細化的工藝，其特征在 于，由厚度減小率r與表觀剪切應變Yapp之間的以下關(guān)系表示的，參數(shù)“a”在1. 75-2. 5的 范圍中，
10.根據(jù)權(quán)利要求2到9所述的工藝，其特征在于，生產(chǎn)的金屬片材厚度減小率高于 500%。
11.根據(jù)權(quán)利要求2到9所述的工藝，其特征在于，生產(chǎn)的片材金屬具有大約1-2微米 的晶粒尺寸，所述晶粒尺寸能夠通過低溫下的熱處理被穩(wěn)定化。
12.根據(jù)權(quán)利要求2到9所述的工藝，其特征在于，生產(chǎn)的片材金屬在保持相同程度的 可成形性的情況下是不交替輥的相對速度的常規(guī)工藝中獲得的片材金屬的屈服應力的3-4倍。
13.用于根據(jù)所有權(quán)利要求所述的通過受控制的應變路徑變化的金屬零件的晶粒細化 的設(shè)備，其特征在于，在一個或更多個工作站中，材料在簡單壓縮剪切下塑性變形，并且在 每道次之后所述上輥和下輥之間的相對速度交替。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-12產(chǎn)生的金屬零件，其特征在于，通過受控制的應變路徑、在連續(xù) 的步驟中通過簡單壓縮剪切的塑性變形和在每個變形步驟之后交替所述上輥和下輥的相 對速度，獲得晶粒細化。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求，所述金屬零件是金屬片材。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求，所述金屬片材是鋼或鋁片材。
全文摘要
現(xiàn)在，具有高的強度和可成形性的金屬零件(即片材金屬)的生產(chǎn)代表汽車、航天和組裝行業(yè)的大的挑戰(zhàn)。本發(fā)明涉及新的塑性變形工藝，其通過控制應變路徑變化使得生產(chǎn)的片材金屬具有1-2微米的晶粒尺寸，因此在保持相同的可成形性的情況下具有的屈服點是例如通過常規(guī)軋制方法獲得的3-4倍。該方法容易以工業(yè)化的規(guī)模實施并且其優(yōu)化僅需要表征相對于剪切應變的厚度減小率和應變路徑變化的幅值的兩個操作參數(shù)。
文檔編號C21D7/00GK102066585SQ200980119057
公開日2011年5月18日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者E·費爾南德勞奇, F·巴爾拉特, G·文澤, J·J·德阿爾梅達格拉西奧, J-W·允 申請人:阿威羅大學