1。3。2 ARB工艺的简介

一般而言，金属材料在细化晶粒后都会获更高的强度和硬度，抗腐蚀性能也会提高，同时在低温和很高的变形速率下会产生超塑性。累积目前剧烈塑性变形方式有累积复合轧制[3]、等通道挤压[4]、高压扭转[5]、往复挤压[6]等。这种方法可以使材料产生较大的应变，让材料的组织结构得到细化，使材料的组织结构和力学性能得到显著提升。而ARB工艺可以被用作制造超细晶薄板超细晶复合材料。ARB是由日本学者satio等人研究的一种塑性变形方式，这种变形程度很大，能有效的细化晶粒，现在这种方法已经适用于纯铝和铝合金了。其轧制后不会改变原料的断面尺寸，多次轧制后会产生很大的变形，是材料晶粒变细，提升材料的强度，其工艺原理如图1-1所示。ARB工艺是将两块金属薄板外面实行脱脂及加工硬化，再在预定温度下叠轧并让他主动焊结合到一起，再反复进行此步，从而细化晶粒，提升性能，一般随着材料厚度的减小，材料的应变总量会有一定限制，然而ARB改变了这一情况，并可持续制备薄板类的超细晶金属材料，因此，超细晶金属材料通过这一方式能够实现大批量的生产，将这种方式能应用在工业化生产中，已经变得越来越有希望，很多公司都在进行这方面的研究。论文网

1。3。3 纯铝ARB工艺的研究现状

国内关于纯铝ARB工艺的深入研究是在2005年开始的，主要是对纯铝轧制后晶粒细化和力学和抗腐蚀性能的变化进行的研究[7]，得出的结论是晶粒细化，强度和耐腐蚀能力提高等。至此许多研究深入开展下来，ARB 技术拥有诱人的应用领域，但大多半的研究会集在研究变形后原料的组织，而对在变形中呈现的晶粒细化机制以及工艺参数和材料参数对材料最终组织的影响，以上这些方面的研究仍然极度不系统，值得进一步深切研究。

图1-1 累积叠轧工艺原理

对于这方面，首先是由西安建筑科技大学的张兵博士提出的，研究选用1060 工业纯铝作为原料, 研究ARB中不同的两种轧制方式对于轧件渣后显微组织和性能的影响，从而得到ARB工艺细化和强化机制。这项研究是研究关于单向轧制和换向轧制对原料晶粒细化和能力的影响，单向轧制就是每次轧制时试样轧制方向维持一样，换向轧制即每次将试样水平转动180°轧制，最后效果是经过多道次ARB变形后，单向轧制使晶粒细化到470nm，会产生纤维状的晶体结构，换向轧制使晶粒大小细化到680nm。获得扁平状的等轴晶粒[8]，因此本篇论文选用的是晶粒细化效果更好的单向轧制。上述研究中给出的压下率是50%，我查阅了资料并没有关于1100双层铝板这方面的文献，所以对于研究给出的压下率我决定作出更加详细的研究来判断不同压下率对1100双层铝板的ARB工艺的影响。

1。4 有限元数值模拟在冷轧中的应用

1。4。1 有限元数值模拟简介

据文献[9],金属塑性成型理论作为一门独自加工技术起步较晚，由法国工程师屈雷斯加引出最大切应力屈服原则，1870年由圣维南得出了应力应变速率方程,1871列维的应力应变增量关系，1913年另一个从纯数学角度提出的屈服准则被提出来，它即是米塞斯屈服准则，紧接着平面塑性变形中滑移线的几何性质也被提出，1930年劳斯根据先前的观点提出了考虑弹性应变增量的应力应变关系，从这里开始，塑性理论基础才形成。之后，塑性理论和将塑性理论应用于塑性成形中的方式陆续出现。1925年，卡尔曼运用初等分析的方法研究了轧制时的应力分布规律，之后，萨克斯等人提出了相似的求解方法-切块法，就是主应力法。此后人们对于塑性成形中求解应力应变和变形力的方法层出不穷，比如上限分析法，滑移线法，工程计算法，网格法等。这些方法各有特点，如滑移线法有严谨的数学推导，完整的理论，高精度的计算，但适用范围小，仅适用于处于理想刚塑性材料的平面应变问题，相较而言，网格法可以研究金属塑性成形中的大部分问题，也可以用来验证其他理论的正确性，但这一理论实验和计算工作量大，需要准确的测试数据。