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图1-1 ARB工艺示意图

（2）连续剪切（Conshearing）工艺

为了获得连续生产的能力，以及薄板和带材的加工，Saito等提出了一种连续剪切工艺即Conshearing工艺[9-10]，其基本原理如图1-2所示。在该工艺中，利用线速度相同的若干个小轧辊（卫星辊）和一个大轧辊（中心辊），在这些轧辊与材料的摩擦力作用下，使板材、带材连续通过模具转角，以此来实现连续剪切变形。在该工艺中，为了让板材可以顺利进入模具并避免板材皱褶，在各个卫星辊间设有引导靴。为了让板材、带材可以顺利通过模具转角，模具通道夹角Φ不能很小（如90°）。

图1-2 连续剪切工艺示意图

（3）等径角挤压（ECAP）工艺

等径角挤压是SPD中发展最为迅速，也是利用最广泛的技术。与其他大塑性变形方式相比，ECAP可以在断面形状和尺寸不改变的情况下得到超细晶组织，且ECAP实施的条件简单，能容易的进行多次变形，试样在变形过程中会受到剧烈的剪切应变，其工作原理如图1-3[11]所示。它是在一个特殊设计的模具中进行的，模具包括两个横截面相等、相互交叉且完全连接的通道，两通道在模具内交叉的内角为Ф，外接弧角为ψ。在挤压过程中，与模具通道紧密配合，且与模壁润滑良好的试样在冲头压力P的作用下向下挤压，当通过两通道的交叉处时，试样受近似理想的纯剪切变形。因为试样在每次挤压前后的横截面积和横截面形状都不改变，故可多次反复挤压使各次变形的应变量累积叠加来获得相当大的总应变量，从而获得良好的晶粒细化效果，改善材料的性能。

1。5 ECAP

传统的金属塑性加工方法，如扭转、锻造、挤压等,其塑性应变都较小，一般小于2。5，如果扭转、挤压、拉拔的道次增加使其塑性应变达到2。5以上时，但被加工材料的厚度和直径将变的很小,多数情况下不再适合用作结构零件，而较小的塑性应变量不足以使材料晶粒细化到足够小的程度,影响细晶强化的效果，根据实验研究，至少真应变达到4。0及以上才能够获得微米及亚微米晶粒,体现出较好的细晶强化效果,选择新的塑性加工工艺,使材料能够获得更大的塑性应变量，是细化晶粒的有效途径，大塑性变形技术就是一种较好的解决方案。ECAP是一种通过大塑性变形获得超细晶组织材料的有效方法之一，具有无机械损伤、裂纹、无污染、获得的超细晶组织材料内部结构均匀且设备简单的优点，近10多年来对ECAP制备铝、钛、镁、铜、钢及其合金等材料已经进行了大量的研究。

图1-3 ECAP示意图       图1-4 ECAP模具内型腔金属剪切示意图

利用ECAP，可以获得金属及其化合物的超细晶组织结构，晶粒的尺寸从1mm细化到0。1~1μm，微观组织由粗大的具有小角度晶界的等轴晶逐渐演变成细小的具有大角度晶界的颗粒状结构。Valiev等[12]认为显微组织演化一般分为三个阶段；第一阶段，粗大晶粒被粉碎成一系列具有小角度界面的亚晶，亚晶沿一定方向拉长呈带状结构，晶粒尺寸明显从几百微米细化到几微米甚至亚微米级；第二阶段，亚晶继续被粉碎，但显微结构呈现部分等轴晶，且开始出现大角度界面；第三阶段，观察不到任何亚晶带，微观结构主要为大角度晶界的等轴晶，且晶界位向差随剪切应变量的增加而增大。

ECAP在经过材料学家数十年的研究，已经得到初步发展。在发展新材料和改善传统材料性能上ECAP具有很大潜力，但在工业上广泛应用还需要对ECAP的模具设计、结构稳定性、材料显微组织演变等进行深入的了解。 (责任编辑：qin)