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等通道转角挤压工艺研究进展

78材料工程/2009年5期

图3ECAE旋转模示意图rzy]

Fig.3SchematicillustrationofECAEprocess

usingarotary—die[27J

图4平行通道(a)和多通道(b)

ECAE模具示意图【14.28]

Fig.4Schematicillustrationsofparallelchannels(a)andmulti—passECAEdies(b)E14,zs]4ECAE工程应用研究新进展

到目前为止,由于受加工尺寸等因素的限制,有关ECAE工程应用的例子并不多,以下就近年来在工程应用研究方面取得的新进展进行介绍。

4.1高强度紧固件

经过ECAE加工的纯金属和合金的强度会有大幅度提高,如俄罗斯乌法国立航空技术大学研究人员利用ECAE+墩粗的工艺加工Ti-6Al一4V合金,使强度从900MPa提高至1400MPa,可以用其制造航空用高强度紧固件。图6a,b分别是用ECAE工艺制备的高强度钛[31]和碳钢螺栓[3引。

图5连续ECAE模具爪意图[29t30](a)C2S2模具;(b)Conform模具Fig.5SchematicillustrationofcontinuousECAEdies[29,30]

.(a)C2S2diel(b)Conform

die

4.2医学植入用纯钛加工

Ti一6Al一4V合金是目前最常用的生物植入用钛材料,但这种合金含有对人体有害的钒元素。虽然纯钛与人体的兼容性很好,但其强度只有Ti一6Al一4V合金的一半,不能满足腿部或髋骨等植入部位的载荷要求。Stolyarov等[313用ECAE+冷轧的复合工艺加工纯钛,使屈服强度从380MPa提高至970MPa,从而满足了人体植入的强度要求。图6c是由ECAE制备的超细晶纯钛加工成的植入用螺钉[3引。

4.3溅射靶材制备

在溅射工艺相同的情况下,溅射靶材的显微组织结构直接影响溅射薄膜的性能及靶材的使用寿命。对同一成分的靶材,晶粒越细小、均匀,溅射速率越快,溅

射沉积薄膜的厚度均匀性越好。微电子领域需要的溅

等通道转角挤压工艺研究进展79

射靶材纯度大多在99.999%(质量分数)以上,材料的

纯度越高,对其晶粒度的控制难度越大。与传统的靶

材制备方法相比,ECAE加工的靶材具有晶粒细小均。5结束语匀、溅射披覆性好等优点,因而成为一种很有前途的靶材制备工艺。图6d是用ECAE工艺制备的A10.5Cu溅射靶材‘3引。

图6ECAE工程应用实例[32—34]

(a)高强钛螺栓;(b)碳钢微型螺栓;(c)植入用纯钛螺钉;(d)A10.5Cu溅射靶材Fig.6EngineeringapplicationexamplesofECAEprocessL32—34]

(a)high-strengthTibolts,(b)carbonsteelmicro-boltsl

(c)CP—Tiscrewimplants;(d)A10.5Cusputteringtarget

虽然有关ECAE工艺的研究已经进行了多年,但由于影响ECAE变形的因素多而复杂,因而现阶段对各种因素的影响作用的研究尚不全面。除此之外,ECAE加工效率不高,且可挤压尺寸非常有限。因此,在未来一段时间里,ECAE研究的重点仍将集中在机理性研究和发展大型化、高效率的ECAE挤压模具方面。

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