大塑性变形工艺在制备超细晶结构上具有无污染、获得的超细晶材料无残留孔、变形后组织变得均匀、无明显机械损伤和裂纹等诸多优点。此外,大塑性变形工艺也能提高金属的塑性和显微硬度,在简化模具设计结构、节约成本、提高生产效率等方面具有深远的研究意义。由于大塑性变形技术对航空、航天、机械、冶金、能源设施、医学设备等工业部门的发展都有着深远的影响,因此大塑性变形工艺得到了越来越多的关注。应用大塑性变形技术,已经成功地制备了纯金属、合金钢、金属间化合物、金属基复合材料、、陶瓷基复合材料、半导体等的细晶材料[12]。可以说,在不久的将来,大塑性变形技术将会在某种程度上反映出一个国家的制造业的水平。
1、国内研究现状
虽然国内关于管材大塑性变形工艺的研究稍逊与国外,但是发展却很迅速。南京理工大学的袁仁书等人在2016年研究出一种基于大塑性变形的静液-等通道挤压技术来制备AZ80镁合金管材,经过该工艺处理后的镁合金管材的极限抗拉强度、屈服强度和断面的延伸率分别达到了335MPa、308MPa和7.2%[13]。此外,毕见强等人对ECAP工艺进行了改进,并以2A12铝为研究对象,在经过8道次的挤压后,运用ECAP技术制备出超细晶材料晶粒,其平均尺寸大约为200nm。这也是ECAP技术的一大进步。昆明理工大学史庆南等人在2010年前后提出了异步叠轧工艺,在对纯铜进行6
道次变形后,又经过了在220摄氏度,历时35分钟的退火处理,最终获得了晶粒大小尺寸平均为220nm左右,抗拉强度和屈服强度都达到424MPa、323MPa,并且电导率为76.3MS/m的高强度细晶铜[14]。蒋树勇、赵亚楠等人在2013年提出了对NITI形状记忆合金管材进行了等通道挤压,并且获得了超细晶结构。这可能成为制备超细晶NiTi形状记忆合金管的新方法。
2、国外研究现状
国外在对大塑性变形工艺的研究上比国内领先很多。Bridgeman在二十世纪四、五十年代的相关工作奠定了大塑性变形的研究基础,这些工作也使得人们对金属材料的剧烈变形的行为有了初步的认识[15]。ECAP工艺作为一种通过大塑性变形获得大尺寸超细晶块体材料的有效方法之一,是二十世纪八十年代初由前苏联的科学家Segal等人在对钢的微观组织和变形织构进行研究时提出的一个概念。目前,传统的ECAP技术,存在着很多问题,比如对设备的要求偏高,无法用于成形体积较大的板材等。近年研究出来的新工艺,多级连续弯曲通道ECAP法[16],可以显著地缩短制备时间,提高生产效率。日本学者Saito等人在1998年用“累积叠轧”的方法制备了纳米结构材料。Shahbaz等人在2010年前后提出了涡流挤压(VortexExtrusion,VE)技术[17],这是一种新型的大塑性变形技术,由于该工艺与传统的挤压很相似,因此涡轮挤压技术可能成为基于标准挤压的单道次大塑性变形的方法。