材料的塑性变形方法及铝或铝合金.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910241223.X (22)申请日 2019.03.28 (66)本国优先权数据 201910007532.0 2019.01.04 CN (71)申请人 西南交通大学 地址 610031 四川省成都市二环路北一段 111号 (72)发明人 罗胜年陈月卢磊范端 别必雄赵峰 (74)专利代理机构 成都宏顺专利代理事务所 (普通合伙) 51227 代理人 王睿 (51)Int.Cl. C22F 1/04(2006.01) B24C 1/10(2006.01) (54)发明名。

2、称 材料的塑性变形方法及铝或铝合金 (57)摘要 本发明公开了一种材料的塑性变形方法， 以 解决改善材料微观结构的技术问题。 该方法包括 使待操作的材料被推动从模具转角挤压通道的 初始位以103s-1或104s-1或105s-1或 106s-1的应变率到达所述转角挤压通道的结束 位而转变形成已操作的材料的过程。 当使材料以 103s-1以上的应变率通过该转角挤压通道时， 将有助于在材料中形成形变孪晶， 甚至可在一定 条件下形成巨型形变孪晶， 从而提高材料性能。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 109988980 A 2019.07.09 CN 109988980 A 1.材料的塑性。

3、变形方法， 其特征在于： 包括使待操作的材料被推动从模具转角挤压通 道的初始位以103s-1或104s-1或105s-1或106s-1的应变率到达所述转角挤压通道 的结束位而转变形成已操作的材料的过程。 2.如权利要求1所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于， 包括： 使待操作的材料处于所述转角挤压通道的初始位； 使冲击装置向所述模具的材料推动部件释放冲击能量； 以及 在所述转角挤压通道的结束位获得由受冲击能量激发的材料推动部件的推动而经过 转角挤压通道转变形成的已操作的材料。 3.如权利要求2所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于： 所述冲击装置是一种利用被 膨胀中气体驱动并在膛内加速而在炮。

4、口获得所需速度的弹丸来撞击材料推动部件的气炮。 4.如权利要求3所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于： 所述气炮采用一级轻气炮； 则该一级轻气炮的炮口弹丸出速100m/s或200m/s或300m/s或400m/s或500m/s。 5.如权利要求3所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于： 所述弹丸包含作为基础的弹 丸后部以及设置在弹丸后部上用于直接撞击材料推动部件的弹丸前部， 所述弹丸后部的材 料的密度和硬度均小于弹丸前部的材料的密度和硬度。 6.如权利要求3所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于： 所述材料推动部件包含用于 直接接受弹丸撞击的材料推动部件后部以及设置在材料推动部件后部上用于与。

5、所述模具 转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道适配的材料推动部件前部， 所述材料推动部件 后部的横截面面积大于材料推动部件前部的横截面面积。 7.如权利要求6所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于： 所述材料推动部件后部与材 料推动部件前部同轴设置； 所述模具中具有用于安装所述材料推动部件的台阶孔， 该台阶 孔的大孔与材料推动部件后部相适配而小孔与材料推动部件前部相适配并形成转角挤压 通道上所述初始位所在的初始通道。 8.如权利要求7所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于： 当待操作的材料位于转角挤 压通道的初始位时， 所述材料推动部件后部部分伸出台阶孔的大孔外侧。 9.如权利要求1-8中任。

6、意一项权利要求所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于： 所述 转角挤压通道为一个T形通道或内角为60 -160 的L形通道。 10.如权利要求1-8中任意一项权利要求所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于： 所 述模具为一个等通道转角挤压模具。 11.如权利要求1-8中任意一项权利要求所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于： 使 所述材料在该材料与转角挤压通道之间存在接触面润滑的条件下从所述初始位到达结束 位。 12.如权利要求1-8中任意一项权利要求所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于： 所 述待操作的材料为实践上可接受的金属。 13.如权利要求12所述的材料的塑性变形方法， 其特征在于：。

7、 所述待操作的材料为铝或 铝合金。 14.铝或铝合金， 其特征在于： 含有微米-毫米级形变孪晶， 所述微米-毫米级形变孪晶 的长度为1-1000微米而宽度为0.1-100微米。 15.材料的塑性变形方法， 其特征在于： 包括： 权利要求书 1/2 页 2 CN 109988980 A 2 使待操作的材料处于所述转角挤压通道的初始位； 使冲击装置向所述模具的材料推动部件释放冲击能量； 以及 在所述转角挤压通道的结束位获得由受冲击能量激发的材料推动部件的推动而经过 转角挤压通道转变形成的已操作的材料。 16.用于材料塑性变形的模具， 包括转角挤压通道和材料推动部件， 所述材料推动部件 包含用于接受。

8、外力作用的材料推动部件后部以及设置在材料推动部件后部上用于与所述 转角挤压通道上转角挤压通道初始位所在的初始通道适配的材料推动部件前部， 其特征在 于： 所述材料推动部件后部的横截面面积大于材料推动部件前部的横截面面积。 17.如权利要求16所述的用于材料塑性变形的模具， 其特征在于： 所述材料推动部件后 部与材料推动部件前部同轴设置； 所述模具中具有用于安装所述材料推动部件的台阶孔， 该台阶孔的大孔与材料推动部件后部相适配而小孔与材料推动部件前部相适配并形成转 角挤压通道上所述初始位所在的初始通道。 18.如权利要求17所述的用于材料塑性变形的模具， 其特征在于： 当待操作的材料位于 转角挤。

9、压通道的初始位时， 所述材料推动部件后部部分伸出台阶孔的大孔外侧。 19.用于撞击材料塑性变形模具中的材料推动部件的弹丸， 其特征在于： 包含作为基础 的弹丸后部以及设置在弹丸后部上用于直接撞击材料推动部件的弹丸前部， 所述弹丸后部 的材料的密度和硬度均小于弹丸前部的材料的密度和硬度。 权利要求书 2/2 页 3 CN 109988980 A 3 材料的塑性变形方法及铝或铝合金 技术领域 0001 本发明涉及材料(主要指金属， 包括合金， 下同)的大塑性变形技术， 特别涉及材料 的塑性变形方法、 材料的塑性变形设备以及铝或铝合金及它们的制造方法。 背景技术 0002 材料的大塑性变形技术手段主。

10、要包括锻造、 轧制、 高压扭转变形以及等通道转角 挤压 (Equal Channel Angular Pressing， 简称ECAP)等， 它们的普遍作用是对材料进行晶 粒细化从而改善材料微观结构提升材料性能。 其中， 现有的等通道转角挤压方法具体是一 种通过液压机等常规驱动机械推动材料从等通道转角挤压模具的转角挤压通道的初始位 向结束位运动而使材料产生强烈剪切应变且保持材料横截面基本不变从而在所述结束位 获得超细晶材料的大塑性变形方法， 该方法已被普遍视为制备超细晶材料的重要方案。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种材料的塑性变形方法和材料的塑性变形设备， 以解决 改善材料微观结。

11、构的技术问题。 0004 为了实现上述目的， 根据本发明的一个方面， 提供了一种材料的塑性变形方法， 该 方法包括使待操作的材料被推动从模具转角挤压通道的初始位以103s-1或104s-1或 105s-1或106s-1的应变率到达所述转角挤压通道的结束位而转变形成已操作的材料的 过程。 0005 进一步地是， 上述方法具体包括： 使待操作的材料处于所述转角挤压通道的初始 位； 使冲击装置向所述模具的材料推动部件释放冲击能量； 以及在所述转角挤压通道的结 束位获得由受冲击能量激发的材料推动部件的推动而经过转角挤压通道转变形成的已操 作的材料。 0006 进一步地是， 所述冲击装置是一种利用被膨胀。

12、中气体驱动并在膛内加速而在炮口 获得所需速度的弹丸来撞击材料推动部件的气炮。 0007 进一步地是， 所述气炮采用一级轻气炮； 则该一级轻气炮的炮口弹丸出速100m/ s或 200m/s或300m/s或400m/s或500m/s。 0008 进一步地是， 所述弹丸包含作为基础的弹丸后部以及设置在弹丸后部上用于直接 撞击材料推动部件的弹丸前部， 弹丸后部的材料的密度和硬度均小于弹丸前部的材料的密 度和硬度。 0009 进一步地是， 所述材料推动部件包含用于直接接受弹丸撞击的材料推动部件后部 以及设置在材料推动部件后部上用于与模具转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道 适配的材料推动部件前部， 所。

13、述材料推动部件后部的横截面面积大于材料推动部件前部的 横截面面积。 0010 进一步地是， 所述转角挤压通道优选为一个T形通道或内角为60 -160 的L形通 道。 所述模具优选为一个等通道转角挤压模具。 说明书 1/8 页 4 CN 109988980 A 4 0011 进一步地是， 使所述材料在该材料与转角挤压通道之间存在接触面润滑的条件下 从所述初始位到达结束位。 0012 为了实现上述目的， 根据本发明的另一个方面， 提供了一种材料的塑性变形设备， 包括： 模具， 包含转角挤压通道和材料推动部件， 所述转角挤压通道具有用于配置待操作的 材料的初始位以及用于配置已操作的材料的结束位； 和。

14、， 冲击装置， 用于向材料推动部件释 放冲击能量从而激发所述材料推动部件推动处于所述初始位的待操作的材料经过转角挤 压通道到达结束位而转变形成已操作的材料。 0013 进一步地是， 所述冲击装置是一种能够使处于所述初始位的待操作的材料以 103s-1或 104s-1或105s-1或106s-1的应变率到达所述结束位的冲击装置。 0014 进一步地是， 所述冲击装置是一种利用被膨胀中气体驱动并在膛内加速而在炮口 获得所需速度的弹丸来撞击材料推动部件的气炮。 0015 进一步地是， 所述气炮采用炮口弹丸出速100m/s或200m/s或300m/s或400m/s或 500m/s的一级轻气炮。 001。

15、6 进一步地是， 所述弹丸包含作为基础的弹丸后部以及设置在弹丸后部上用于直接 撞击材料推动部件的弹丸前部， 弹丸后部的材料的密度和硬度均小于弹丸前部的材料的密 度和硬度。 0017 进一步地是， 所述弹丸后部是一个塑料圆柱体， 所述弹丸前部是一个金属薄片， 该 金属薄片安装在塑料圆柱体的端面上。 所述塑料圆柱体优选由PC塑料制成， 所述金属薄片 优选由不锈钢制成。 0018 进一步地是， 所述材料推动部件包含用于直接接受弹丸撞击的材料推动部件后部 以及设置在材料推动部件后部上用于与模具转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道 适配的材料推动部件前部， 所述材料推动部件后部的横截面面积大于材料推动。

16、部件前部的 横截面面积。 0019 进一步地是， 所述材料推动部件后部与材料推动部件前部同轴设置， 所述模具中 具有用于安装所述材料推动部件的台阶孔， 该台阶孔的大孔与材料推动部件后部相适配而 小孔与材料推动部件前部相适配并形成转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道。 所述 材料推动部件后部的横截面面积优选为材料推动部件前部的横截面面积的515倍。 0020 进一步地是， 所述转角挤压通道优选为一个T形通道或内角为60 -160 的L形通 道。 所述模具优选为一个等通道转角挤压模具。 0021 根据本发明的又一个方面， 提供了一种铝或铝合金， 含有微米-毫米级形变孪晶， 所述微米-毫米级形变孪。

17、晶的长度为1-1000微米而宽度为0.1-100微米。 该铝或铝合金可以 使用上述材料的塑性变形方法、 上述材料的塑性变形设备制备得到。 0022 通过模具的转角挤压通道使材料发生大塑性变形从而改善材料组织结构的技术 构思已被本文 “背景技术” 中提及的等通道转角挤压方法所涉及。 但令人意外的是， 当使材 料以103s-1以上的应变率通过该转角挤压通道或利用冲击装置最终使材料以快的速度 (此处的 “快” 是相对于常规驱动机械推动材料的速度而言)通过该转角挤压通道时， 将有助 于在材料中形成形变孪晶， 甚至可在一定条件下形成巨型形变孪晶， 从而提高材料性能。 0023 根据本发明的一个方面， 还。

18、提供了一种材料的塑性变形方法， 包括： 使待操作的材 料处于所述转角挤压通道的初始位； 使冲击装置向所述模具的材料推动部件释放冲击能 说明书 2/8 页 5 CN 109988980 A 5 量； 以及在所述转角挤压通道的结束位获得由受冲击能量激发的材料推动部件的推动而经 过转角挤压通道转变形成的已操作的材料。 0024 根据本发明的一个方面， 还提供了一种用于材料塑性变形的模具， 包括转角挤压 通道和材料推动部件， 所述材料推动部件包含用于接受外力作用的材料推动部件后部以及 设置在材料推动部件后部上用于与所述转角挤压通道上转角挤压通道初始位所在的初始 通道适配的材料推动部件前部， 所述材料推。

19、动部件后部的横截面面积大于材料推动部件前 部的横截面面积。 0025 进一步地是， 所述材料推动部件后部与材料推动部件前部同轴设置； 所述模具中 具有用于安装所述材料推动部件的台阶孔， 该台阶孔的大孔与材料推动部件后部相适配而 小孔与材料推动部件前部相适配并形成转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道。 0026 进一步地是， 当待操作的材料位于转角挤压通道的初始位时， 所述材料推动部件 后部部分伸出台阶孔的大孔外侧。 0027 根据本发明的一个方面， 还提供了一种用于撞击材料塑性变形模具中的材料推动 部件的弹丸， 包含作为基础的弹丸后部以及设置在弹丸后部上用于直接撞击材料推动部件 的弹丸前部，。

20、 所述弹丸后部的材料的密度和硬度均小于弹丸前部的材料的密度和硬度。 0028 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。 本发明附加的方面和优 点将在下面的描述中部分给出， 部分将从下面的描述中变得明显， 或通过本发明的实践了 解到。 附图说明 0029 构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解， 附图中所提供的内容及其 在本发明中有关的说明可用于解释本发明， 但不构成对本发明的不当限定。 在附图中： 0030 图1为本发明材料的塑性变形设备的一个实施例的结构示意图。 0031 图2为本发明材料的塑性变形设备的一个实施例的结构示意图。 0032 图3为本发明材料的塑性变形方法一个。

21、实施例所得单晶铝电子背散射衍射(EBSD) 照片。 0033 图4为本发明材料的塑性变形方法一个实施例所得单晶铝电子背散射衍射(EBSD) 照片。 0034 图5为本发明材料的塑性变形方法一个实施例所得铝合金电子背散射衍射(EBSD) 照片。 0035 图6为本发明材料的塑性变形方法一个对比例的单晶铝的透射电子显微镜照片。 0036 图7为本发明材料的塑性变形方法一个对比例的铝合金的透射电子显微镜照片。 具体实施方式 0037 下面结合附图对本发明进行清楚、 完整的说明。 本领域普通技术人员在基于这些 说明的情况下能够实现本发明。 在结合附图对本发明进行说明前， 需要特别指出的是： 0038 。

22、本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案、 技术特征， 在不冲 突的情况下， 这些技术方案、 技术特征可以相互组合。 0039 此外， 下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明的一部分实施例而不 说明书 3/8 页 6 CN 109988980 A 6 是全部实施例， 因此， 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 的前提下所获得的所有其他实施例， 都应当属于本发明保护的范围。 0040 本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语 “包括” 、“包含” 、“具有” 以 及它们的任何变形， 意图在于覆盖不排他的包含。 0041 本发明的说明书和权利要。

23、求书及有关的部分中的术语 “应变率” 的含义及单位根 据本领域的通常理解。 0042 本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语 “弹丸出速” 的单位 “m/s” 具 体指 “米/秒” 。 0043 图1为本发明材料的塑性变形设备的一个实施例的结构示意图。 图2为本发明材料 的塑性变形设备的另一个实施例的结构示意图。 图1和图2中， 重点阐释了模具的结构。 根据 图 1、 图2所示， 本发明的材料的塑性变形设备包括冲击装置100和模具200。 0044 其中， 如图1、 图2所示， 模具200包含材料推动部件210和转角挤压通道220， 所述转 角挤压通道220具有用于配置待操作的材料的初。

24、始位以及用于配置已操作的材料的结束 位。 0045 所述冲击装置100用于向材料推动部件210释放冲击能量从而激发所述材料推动 部件210 推动处于初始位的待操作的材料经过转角挤压通道到达结束位而转变形成已操 作的材料。 0046 上述冲击装置100不同于本文 “背景技术” 中提及的 “常规驱动机械” 。 首先， 该冲击 装置100采用向材料推动部件210释放冲击能量从而激发所述材料推动部件210运动的技术 手段实现对象的运动， 而常规驱动机械一般采用液压机或类似液压机的技术手段实现对象 运动。 0047 其次， 从效果上讲， 利用冲击装置最终可使材料以快的速度经过转角挤压通道 220， 即一。

25、般能够使所述初始位的待操作的材料以高应变率或比高应变率更高的应变率(如 超高应变率) 到达所述结束位， 而通过常规驱动机械一般只能达到低应变率水平。 需指出， 本段中所说的 “高应变率” 和 “超高应变率” 在本领域具有通常含义， 应按照通常含义理解。 0048 在本发明的材料的塑性变形设备的实施例中， 所述冲击装置100是一种能够使处 于所述初始位的待操作的材料以103s-1或104s-1或105s-1或106s-1的应变率到达 所述结束位的冲击装置。 也就是说， 有关的实施例中的冲击装置100是能够使处于所述初始 位的待操作的材料至少以103s-1以上的应变率到达所述结束位的冲击装置。 0。

26、049 这些实施例中的冲击装置100可采用相应的利用被膨胀中气体驱动并在膛内加速 而在炮口获得所需速度的弹丸110来撞击材料推动部件210的气炮。 0050 所述气炮具体可以是一级轻气炮。 一级轻气炮在本领域中具有通常含义， 主要是 对弹丸 110的质量和炮口弹丸出速进行了一定的要求。 0051 本发明中,作为冲击装置100的一级轻气炮的炮口弹丸出速可以100m/s或200m/ s或 300m/s或400m/s或500m/s。 0052 在本发明的材料的塑性变形设备的优选实施例中， 对所述应变率设定为104s-1 至105s-1； 相应的， 对一级轻气炮的炮口弹丸出速选择为200m/s至400。

27、m/s。 0053 如图1、 图2所示， 在本发明材料的塑性变形设备的实施例中， 所述弹丸110包含作 为基础的弹丸后部111以及设置在弹丸后部111上用于直接撞击材料推动部件210的弹丸前 说明书 4/8 页 7 CN 109988980 A 7 部 112， 所述弹丸后部111的材料的密度和硬度均小于弹丸前部112的材料的密度和硬度。 0054 具体而言， 在这些实施例中， 所述弹丸后部111是一个塑料圆柱体(具体可由PC塑 料制成， 即由聚碳酸酯塑料制成)， 所述弹丸前部112是一个金属薄片(具体可由不锈钢制 成)， 该金属薄片安装在塑料圆柱体的端面上。 0055 由于弹丸110包含了弹。

28、丸后部111和弹丸前部112两个部分， 而弹丸后部111的材料 的密度和硬度均小于弹丸前部112的材料的密度和硬度， 因此， 通过弹丸后部111可将弹丸 110 整体的质量控制在较小的范围内， 从而在一定的推力下使弹丸110获得较高的速度， 同 时， 弹丸前部112能够在与材料推动部件210碰撞时避免产生过大的变形而吸能， 从而使弹 丸110 能够更充分的将能量传递给材料推动部件210。 0056 如图1、 图2所示， 在本发明材料的塑性变形设备的实施例中， 所述材料推动部件 210 还包含用于直接接受弹丸110撞击的材料推动部件后部211以及设置在材料推动部件 211后部上用于与所述模具转角。

29、挤压通道220上所述初始位所在的初始通道适配的材料推 动部件前部212， 所述材料推动部件后部211的横截面面积大于材料推动部件前部212的横 截面面积。 0057 其中， 所述材料推动部件后部211的横截面面积通常可以为材料推动部件前部212 的横截面面积的515倍。 0058 由于材料推动部件前部212需与转角挤压通道220上所述初始位所在的初始通道 适配， 因此， 材料推动部件前部212的横截面面积较小， 此时若弹丸110直接碰撞材料推动部 件前部212的后端面， 只要弹丸110的轴线与材料推动部件前部212的轴线存在一定偏差， 就 容易导致材料推动部件前部212碎裂； 而材料推动部件2。

30、10包括材料推动部件后部211与材 料推动部件前部212以后， 由于材料推动部件后部211的横截面面积大于材料推动部件前部 212 的横截面面积， 即使弹丸110的轴线与材料推动部件后部211的轴线存在一定偏差， 也 不易导致材料推动部件后部211和材料推动部件前部212碎裂。 0059 如图1、 图2所示， 在本发明的材料的塑性变形设备的实施例中， 所述材料推动部件 后部211与材料推动部件前部212同轴设置； 所述模具中具有用于安装所述材料推动部件的 台阶孔， 该台阶孔的大孔与材料推动部件后部211相适配而小孔与材料推动部件前部212相 适配并形成转角挤压通道上所述初始位所在的初始通道。 。

31、0060 通过台阶孔的方式分别对材料推动部件后部211和材料推动部件前部212进行导 向， 进一步保证了材料推动部件前部212运行的稳定性， 更有效的避免材料推动部件前部 212在高速运动时碎裂。 0061 当待操作的材料位于转角挤压通道220的初始位时， 材料推动部件后部211可以整 体位于台阶孔的大孔内部， 也可以部分伸出台阶孔的大孔外侧。 0062 在本发明的材料的塑性变形设备的上述实施例中， 当待操作的材料位于转角挤压 通道220 的初始位时材料推动部件后部211部分伸出台阶孔的大孔外侧， 这样， 既能够利用 台阶孔的大孔对材料推动部件后部211进行导向， 又能够减少材料推动部件后部2。

32、11与台阶 孔的大孔之间的摩擦力。 0063 优选的， 当待操作的材料位于转角挤压通道220的初始位时材料推动部件后部211 伸出台阶孔大孔外侧的长度占材料推动件后部211总长度的2/3左右且该材料推动件后部 211伸出台阶孔大孔外侧的长度与材料推动件后部211横截面等效直径的比值5。 说明书 5/8 页 8 CN 109988980 A 8 0064 结合图1、 图2所示， 本发明材料的塑性变形方法， 具体包括使待操作的材料被推动 从模具200转角挤压通道220的初始位以103s-1或104s-1或105s-1或106s-1的应变 率到达所述转角挤压通道220的结束位而转变形成已操作的材料的。

33、过程。 0065 所述方法具体可以包括： 使待操作的材料处于所述转角挤压通道220的初始位； 使 冲击装置100向所述模具200的材料推动部件210释放冲击能量； 以及， 在所述转角挤压通道 220 的结束位获得由受冲击能量激发的材料推动部件210的推动而经过转角挤压通道220 转变形成的已操作的材料。 0066 其中， 最好使所述材料在该材料与转角挤压通道220之间存在接触面润滑的条件 下从所述初始位到达结束位， 以减少材料与转角挤压通道220之间的摩擦。 0067 下面结合相关实施例对上述材料的塑性变形方法、 材料的塑性变形设备进行进一 步说明。 0068 实施例1 0069 A.材料的塑。

34、性变形设备 0070 如图1所示， 材料的塑性变形设备包括冲击装置100和模具200； 其中， 冲击装置100 采用一级轻气炮， 其弹丸110包含弹丸后部111和弹丸前部112， 弹丸后部111是一个PC塑料 制成的塑料圆柱体(长度20mm,直径13.95mm)， 弹丸前部112是一个不锈钢制成的金属薄片 (厚度4mm， 直径10mm)， 该金属薄片粘接在在塑料圆柱体的端面上， 金属薄片的中心与塑料 圆柱体的中心对齐。 0071 模具200是一个等通道转角挤压模具(由不锈钢钢制成)， 其转角挤压通道220为T 形通道(直径为3mm)， 其材料推动部件210包含材料推动部件后部211(长度30m。

35、m， 直径 9.8mm) 和材料推动部件前部212(长度28mm， 直径2.9mm)， 材料推动部件后部211与材料推 动部件前部212同轴设置并由轴承钢(即高碳铬钢)一体加工而成， 模具200中具有用于安装 材料推动部件210的台阶孔， 该台阶孔的大孔与材料推动部件后部211相适配而小孔与材料 推动部件前部212相适配并形成T形通道的横向通道(如图1所示)， 模具200中还加工有与台 阶孔的小孔垂直并形成T形通道的纵向通道的通孔。 0072 B.材料的塑性变形方法 0073 将铸造成型的单晶铝棒材沿轴向切成直径为3mm、 长度为14mm的圆柱棒材， 表面涂 抹MoS2润滑剂后放置于T形通道的。

36、横向通道中， 然后再将材料推动部件210安装于模具200 上， 使材料推动部件前部212插入T形通道的横向通道； 使用氮气(3MPa)对弹丸110加速， 经 磁测速装置测得炮口弹丸出速为230m/s， 材料推动部件210经弹丸110撞击后高速挤压圆柱 棒材， 圆柱棒材在经过T形通道时发生动态剧烈塑性变形， 最后在T形通道的纵向通道中得 到变形后的样品300。 0074 取出经过1道次挤压后的样品， 对样品进行电子背散射衍射(EBSD)表征(参见图3 所示)。 如图3所示， 在样品中发现产生众多条状对称的新晶粒(形变孪晶)。 上述方法在纯铝 中制得微米-毫米级形变孪晶， 所述微米-毫米级形变孪晶。

37、的长度为普遍大于50微米而宽度 普遍大于1微米。 0075 实施例2 0076 A.材料的塑性变形设备 0077 如图2所示， 材料的塑性变形设备包括冲击装置100和模具200； 其中， 冲击装置100 说明书 6/8 页 9 CN 109988980 A 9 采用一级轻气炮， 其弹丸110包含弹丸后部111和弹丸前部112， 弹丸后部111是一个PC塑料 制成的塑料圆柱体(长度20mm,直径13.95mm)， 弹丸前部112是一个不锈钢制成的金属薄片 (厚度4mm， 直径10mm)， 该金属薄片粘接在在塑料圆柱体的端面上， 金属薄片的中心与塑料 圆柱体的中心对齐。 0078 模具200是一个。

38、等通道转角挤压模具(由不锈钢钢制成)， 其转角挤压通道220为L 形通道(直径为3mm)， 其内角为90 ， 材料推动部件210包含材料推动部件后部211(长度 30mm， 直径9.8mm)和材料推动部件前部212(长度28mm， 直径2.9mm)， 材料推动部件后部 211 与材料推动部件前部212同轴设置并由轴承钢(即高碳铬钢)一体加工而成， 模具200 中具 有用于安装材料推动部件210的台阶孔， 该台阶孔的大孔与材料推动部件后部211相适配而 小孔与材料推动部件前部212相适配并形成L形通道的横向通道(如图2所示)， 模具 200中 还加工有与台阶孔的小孔垂直并形成L形通道的纵向通道的。

39、通孔。 0079 B.材料的塑性变形方法 0080 将铸造成型的单晶铝棒材沿轴向切成直径为3mm、 长度为14mm的圆柱棒材， 表面涂 抹MoS2润滑剂后放置于L形通道的横向通道中， 然后再将材料推动部件210安装于模具200 上， 使材料推动部件前部212插入L形通道的横向通道； 使用氮气(5MPa)对弹丸110加速， 经 磁测速装置测得炮口弹丸出速为315m/s， 材料推动部件210经弹丸110撞击后高速挤压圆柱 棒材， 圆柱棒材在经过L形通道时发生动态剧烈塑性变形， 最后在L形通道的纵向通道中得 到变形后的样品300。 0081 取出经过1道次挤压后的样品， 对样品进行电子背散射衍射(E。

40、BSD)表征(参见图4 所示)。 上述方法在纯铝中制得微米-毫米级形变孪晶， 所述微米-毫米级形变孪晶的长度为 普遍大于50微米而宽度普遍大于5微米。 0082 形变孪晶， 作为金属变形的一种重要变形机制， 可以有效消除局部应力集中， 降低 微裂纹形核点密度， 提高金属材料的破坏强度； 此外， 形变孪晶界亦可作为位错运动形核 点， 提高金属材料的塑性变形能力。 0083 对比例1 0084 单晶铝样品尺寸为8mm8mm20mm， 表面涂抹MoS2润滑剂后， 在室温下通过直角 ECAP 模头将单晶挤出一次， 挤出速率为5mm/min。 在ECAP之后， 通过使用透射电子显微镜观 察制得孪晶为纳米。

41、级， 如图6所示。 0085 实施例3 0086 A.材料的塑性变形设备 0087 如图1所示， 材料的塑性变形设备包括冲击装置100和模具200； 其中， 冲击装置100 采用一级轻气炮， 其弹丸110包含弹丸后部111和弹丸前部112， 弹丸后部111是一个PC塑料 制成的塑料圆柱体(长度20mm,直径13.95mm)， 弹丸前部112是一个不锈钢制成的金属薄片 (厚度4mm， 直径10mm)， 该金属薄片粘接在在塑料圆柱体的端面上， 金属薄片的中心与塑料 圆柱体的中心对齐。 0088 模具200是一个等通道转角挤压模具(由不锈钢钢制成)， 其转角挤压通道220为T 形通道(直径为3mm)。

42、， 其材料推动部件210包含材料推动部件后部211(长度30mm， 直径 9.8mm) 和材料推动部件前部212(长度28mm， 直径2.9mm)， 材料推动部件后部211与材料推 动部件前部212同轴设置并由轴承钢(即高碳铬钢)一体加工而成， 模具200中具有用于安装 说明书 7/8 页 10 CN 109988980 A 10 材料推动部件210的台阶孔， 该台阶孔的大孔与材料推动部件后部211相适配而小孔与材料 推动部件前部212相适配并形成T形通道的横向通道(如图1所示)， 模具200中还加工有与台 阶孔的小孔垂直并形成T形通道的纵向通道的通孔。 0089 B.材料的塑性变形方法 00。

43、90 从轧制成型的6061铝合金板材中， 沿轧制方向切出直径3mm、 长度14mm的圆柱棒 材， 表面涂抹MoS2润滑剂后放置于T形通道的横向通道中， 然后再将材料推动部件210安装 于模具200上， 使材料推动部件前部212插入T形通道的横向通道； 使用氮气(3MPa)对弹丸 110 加速， 经磁测速装置测得炮口弹丸出速为230m/s， 材料推动部件210经弹丸110撞击后 高速挤压圆柱棒材， 圆柱棒材在经过T形通道时发生动态剧烈塑性变形， 最后在T形通道的 纵向通道中得到变形后的样品300。 0091 取出经过1道次挤压后的样品， 对样品进行电子背散射衍射(EBSD)表征(参见图5 所示)。

44、。 上述方法在铝合金中制得微米级形变孪晶， 所述微米级形变孪晶的长度为普遍大于 10 微米而宽度普遍大于1微米。 0092 对比例2 0093 6061铝合金样品为直径12mm、 厚度4.76mm圆片， 在-180的条件下， 使用一级轻气 炮， 以13GPa的压力进行冲击加载。 在冲击加载后， 通过使用透射电子显微镜观察制得孪晶 为亚微米， 如图7所示。 0094 以上对本发明的有关内容进行了说明。 本领域普通技术人员在基于这些说明的情 况下将能够实现本发明。 基于本发明的上述内容， 本领域普通技术人员在没有做出创造性 劳动的前提下所获得的所有其他优选实施方式和实施例， 都应当属于本发明保护的范围。 说明书 8/8 页 11 CN 109988980 A 11 图1 图2 说明书附图 1/4 页 12 CN 109988980 A 12 图3 图4 说明书附图 2/4 页 13 CN 109988980 A 13 图5 图6 说明书附图 3/4 页 14 CN 109988980 A 14 图7 说明书附图 4/4 页 15 CN 109988980 A 15 。