基于管材高压切变方法的界面倍增复合管加工工艺实验研究(3)
ARB制备金属层状复合材料的工艺原理基本上和ARB制备超细晶材料的原理相同。首先，对进行叠轧的两种不同材料的金属板料进行表面处理，主要是除去油污和钢丝刷清理表面，其目的是为了增加叠轧金属的结合强度。然后，将两种不同材料的板料叠加在一起，在室温或再结晶温度以下进行轧制，在大于50%压下量下使板料间结合成为一个整体，再将轧制成为一个整体的板料从中截断，并对截断后的两种不同材料的板料再次进行表面处理，叠加在一起进行轧制结合，重复上面的过程，可以制备出多层复合材料[22]。
ARB制备金属层状复合材料的优点是：（1）复合层的层厚较均匀，分布亦比较对称。（2）所需的设备是轧机，作为传统工业设备，ARB进行工业化生产的门槛相对较低。缺点是：（1）每一循环道次都要进行表面清洁等处理。（2）ARB过程中最严重的问题是材料开裂。因为材料中有很大的累积塑性应变并且轧制不是静水压力过程[23]，有时在金属片的边缘会发生开裂，特别是在高次循环下。
我们课题组提出一种新的复合方法：基于管材高压切变（tube high-pressure shearing, t-HPS）方法的界面倍增复合管加工工艺。该技术能实现复合材料的制备，并可避免累积轧制复合技术需要多道次操作的繁琐工艺过程，并且，由于理论上采用t-HPS方法制备多层复合管材时，具有界面倍增特征，无需像ARB工艺那样，进行多次表面处理，甚至根本不需要专门进行界面清洁。同时该技术在加工材料时能提供高静水压力条件，有效避免类似累积轧制复合过程中的材料断裂问题，从而提高了对难变形金属的可加工性，达到理想的复合效果。
1.3 管材高压切变原理
管状材料高压切变的原理如图1.3所示。管状样品被限制在芯轴和刚性圆盘之间。对样品的上下表面施加压力，样品在巨大的压力的作用下沿径向膨胀，由于刚性圆盘和芯轴的约束作用，样品承受了很高的静水压力。在高静水压力条件下，在样品和芯轴之间，样品和刚性圆盘之间产生很大的摩擦力，这样可以防止局部产生滑动。通过固定芯轴，旋转刚性圆盘。在管壁中就引入了简单剪切应变，管状试样发生环向的剪切塑性变形[24]。作为一种剧烈塑性变形方法，t-HPS工艺方法最初主要被用于制备单一金属，以期获得高静水压力条件下的剧烈塑性变形组织。