管状材料的高压切变实验研究+文献综述(5)
这种方法加工工件为带有锥度的管状，存在一个锥角θ。其装置与图3中装置类似，轴向压力P沿竖直方向施加，而底座支撑刚性环套。
图1-9为劈尖原理的示意图。
当施加了轴向压力P后，由于劈尖原理的力放大作用，芯轴对样品的正压力N就会成倍增大，而且这个压力均匀施加于管壁。工件受压而向上下空隙挤出，约束体之间的空隙也会变小。而挤出部分与约束体的摩擦力就会阻碍工件的继续变形，从而在工件内获得高静水压力。
与图1-6装置相比，图1-8装置所要求的设备较简单，轴向压力只需施加于芯轴而不是工件端面。
图1-8 利用劈尖原理实现管状材料高压剪切变形的方法示意图[21]
1-锥行芯轴，2-加工工件，3-刚性环套
图1-9 劈尖原理的示意图
2 实验研究目的
本课题拟通过对大变形切变加工新方法的初步实验，对工艺过程进行可行性评估。实验理想目的是获得晶粒尺寸小于塑性变形机制由孪生控制到位错滑移控制转变的临界尺寸的样品，并通过对所获样品进行的金相分析和显微硬度实验。确定合理的工艺参数、设备参数等，为发展塑性加工新方法提供参考。实验过程中要做到：熟悉现有剧烈塑性变形加工方法及其不足，了解新方法的原理。同时要掌握一些模具装配、改进的基本方法，初步了解科研工作的基本程序，研究应变量、变形速率、试样尺寸以及静水压力等工艺参数对大变形切变加工新方法的影响，并最终确定合理的工艺参数。
2.1 具体研究目标
1. 熟悉现有剧烈塑性变形加工方法及其不足，针对新的剧烈塑性变形工艺，掌握模具装配、改进的一些基本方法。
2. 通过对AZ31镁合金、纯铝及纯铜等金属管材高压切变（t-HPS）实验，为发展塑性加工新方法所涉及的工艺参数、设备参数等提供参考。
3. 对经过t-HPS变形的AZ31镁合金、纯铜等进行微观组织及力学性能分析，对该方法下塑性变形特点，材料的微观组织演变、变形机制以及力学性能进行讨论。
4. 初步了解科研工作的基本程序，培养并提高其分析问题、解决问题的能力和创能力。
2.2 拟解决的关键问题：
1. 通过初步实验对大变形切变加工新方法的工艺过程进行可行性评估：1）通过实验对芯轴以及环套锥形工作面的强度进行安全性评估；2）通过实验，对能否实现管状工件沿切向的剪切变形进行考察。
2. 考虑应变量、变形速率、试样尺寸以及静水压力等工艺参数对大变形切变加工新方法的影响，确定合理的工艺参数；
3. 成功制备晶粒尺寸在变形机制转变临界尺寸以下的镁合金，为后续分析镁合金变形机制转变的晶粒尺寸效应创造条件。
2.3 研究方案：
1. 对实验结果的分析：通过对所获样品进行的金相分析、显微硬度实验、力学性能分析和EBSD织构分析等方法，得到实验数据等分析该工艺的晶粒细化效果结果、微观组织演变及变形机制转变。
2. 总结该塑性变形方法的工艺参数、设备参数。流程图如下：
3 实验结果及分析讨论
3.1 纯铝的t-HPS实验
纯铝的t-HPS加工由青岛科技大学王进老师课题组利用端部直接加压的方案实现了管材，本毕业设计对获得的如图3-1所示纯铝试样进行横截面金相观察和显微硬度测试，对该方法变形模式进行了考察。
图3-1 t-HPS变形25°纯铝试样（左）和未经t-HPS变形原始态纯铝试样（右）实物照片
由于试样为变形态纯铝，很难用普通化学腐蚀方法观察到晶界，因此，需要对试样进行电解抛光和阳极覆膜处理，并采用蔡司 Axiover 40 MAT 金相显微镜的自带偏光功能在偏振光下进行观察。