有色金屬ECAP加工技術研究

吳志光

（山西機電職業技術學院，山西 長治 046011）

隨著當前我國社會經濟發展速度不斷提升，人們的生活質量和生活層次都在不斷的提升，同時人們對一些高性能的有色金屬的材料、種類以及規格等方面的要求越來越多，同時對有色金屬的品質、精度以及質量要求等方面也越來越高。在研究和開發一些高性能的有色金屬的工作當中，需要對傳統形式下的加工技術加以不斷的完善和改造，同時還需要不斷的開發出全新的加工技術，使得有色金屬的加工流程慢慢的走向產業化的道路[1]。在最近幾年的發展過程中，隨著人們對環境保護的意識性不斷提升，人們日常生活當中對鋁、鎂等輕質金屬材料的使用程度不斷上升，進而人們對這些有色金屬材料加工技術的研究也越來越深層化，本文就重點針對有色金屬的ECAP加工技術進行了重點的分析和研究。

1 有色金屬的ECAP加工技術

1.1 ECAP加工工藝使用的重要性

鋁鎂合金在本身的材質上具有六方晶體的結構，并且在常溫下性質相對比較穩定，常溫下所表現出來的成行能力相對比較強。所以說，大部分的鎂合金可以使用傳統鑄造的方式來實施成型操作[2]。為了充分的開發和運用鋁鎂合金，提升人們對鋁鎂合金的使用程度，有必要開展鋁鎂合金的二次加工流程，運用鍛造、擠壓等塑性方式，對鋁鎂合金實施二次加工，進而可以有效的制造出形狀比較復雜的鋁鎂合金構件。運用鋁鎂合金成型的工藝技術，可以將一些比較復雜的鋁鎂合金鑄造成各種不同類型的金屬構件，通過這種方式可以在最大效度上提升了鎂鋁合金的具體運用領域，同時也為超塑性成形轉變成為難變形的材料的形成提供出了有效的保障。

1.2 ECAP加工技術的基本原理

ECAP加工技術所使用的模具是通過兩個等截面的行駛，依照相應的角度和原理，相互之間進行交錯之后所形成，在側面的兩邊上存在一定的空隙和夾角。在有色金屬受到擠壓的過程當中，將模具的尺寸和通道內部口徑的尺寸進行設定，在擠壓過程當中通過兩個通道交叉點的時候，在兩面的通道的夾角上，會產生近似于純剪的形變。由于模具本身的形狀會產生改變，在產生擠壓的過程中試樣金屬的橫截面積形狀以及實際的面積不會產生任何的改變。所以說，可以對其進行反復的擠壓，在有色金屬經過反復的擠壓之后，所產生的形變量上可以累加到整體變量當中。在實際的擠壓過程中，晶體的形狀會慢慢的細化，基本上可以分為兩個變化過程：第一，粗大的晶體粒在經過剪切之后被慢慢的拉長，進而大晶體粒會慢慢的被磨成具有一些角度較小的亞晶體，亞晶體再被繼續的破壞，慢慢的開始產生了角度比較大的晶體組織，這個晶體組織不能再繼續的被分割下去，一直到不能繼續的分割下去。第二，在具有大角度的晶體組織環境下，需要將這些晶體看成是一些獨立的晶體類型，并且隨著形變量的大角度的形成，晶體內部的尺寸降低了納米的級別。

2 鋁鎂合金ECAP加工技術研究現狀

當前在國內外相關的科研工作當中，針對ECAP加工技術在鋁鎂合金上有著非常廣泛的運用，并且通過相關工作人員的研究，在這項技術的研究上取得了較大的進展，并且從中積累下了豐富的操作經驗，不但有效的細化了鋁鎂合金的晶體粒徑，達到了預期的操作目標，并且對晶體的形變規律以及強化的性能也起到了積極性的作用[3]。因為鋁鎂合金作為密集型六方結構，在室溫條件下所能達到的塑性相對比較有限，因此，在擠壓溫度的設定上基本上都需要高于200℃。鋁鎂合金在產生了重復性結晶的過程中，抵消了ECAP加工技術中所產生的細化的效果[4]。

國外相關工作人員通過實驗分析之后得出了，在200℃的條件下，鋁鎂合金在經過了8次反復的擠壓操作之后，從中可以得到0.7um的晶體。

并且在伸長率方面可以達到了460%，通過這種方式使得鋁鎂合金具有比較低的屈服性能。還有一部分相關研究人員在研究過程中得出，在鋁鎂合金產生形變的時候，在形變的統一性上不是非常的協調，并且在一些比較粗大的晶體上，很容易會環繞著一些比較細小的晶體。隨著擠壓程度的不斷上升，在變形過程中會產生局部不協調方面的問題，并且這種不協調的問題會慢慢的轉變成為一些更加細小的晶體顆粒。

相關研究人員在研究之后得出，他們認為這種形變過程當中，由于晶體的粒徑的大小存在一定的差異性，在發生形變的時候會產生局部形變不均勻的問題。

我國研究學者劉英、陳維等人員，在針對ECAP加工技術的研究過程中得出了，在鋁鎂合金的晶體產生變化的時候，合金內部的伸長率不斷的提升，并且屈服的程度會慢慢的降低，但是其中實際的抗拉強度的變化不是非常的明顯。在擠壓的頻率不斷上升的時候，晶體內部的尺寸大小也會產生相應的變化，進而在屈服率上也會產生一定的下降情況。還有的研究人員從鋁鎂合金的組織形態上進行了分析，從中測定了晶體的平均尺寸大小大約在300um上下，最小的粒徑大小為50um左右，在進行細化之后的粒徑可以保持在4um～10um之間；整體的強度從100MPa逐漸提升到了250MPa，在提升率上達到了150%，合金內部晶體的伸長率從1%慢慢增長到了4%，提升率達到了300%。盡管當前我國在ECAP加工技術方面研究做出了大量的工作，但是針對出變成形的鋁鎂合金的研究工作方面還是處于初步的研究和發展階段，這方面的問題需要相關工作人員需進行大量的研究。

3 展望

當前我國在有色金屬的加工行業上，相比于世界上一些發達國家來講，還存在著比較明顯的差距，進而在最近幾年當中，在這方面的經濟投入有所提高，但是在整體的效果上來看還不是非常的明顯。其中半固態金屬的成型和ECAP加工技術的發展潛力相對比較大，同時半固態技術在美國、日本等相關國家的使用也比較廣泛，我國針對這方面的技術研究還需要不斷的提升。對我國的資源優勢加以充分的發揮，在以后的發展過程中，通過節能、高效、綠色環保技術的不斷發展，我國會在這方面的技術上得到全新的突破。

4 結語

通過本文對有色金屬的加工技術的分析研究，可以看出我國在這方面的技術發展過程中，需要繼續提升對有色金屬的研究和資源投資力度，不斷發展有色金屬ECAP加工技術，這樣才可以在以后的發展過程中，在工業發展大環境當中占據著競爭性地位。