基于擠壓的劇烈塑性變形技術(shù)及發(fā)展 *

王 強(qiáng)， 薛 勇， 于建民， 張治民

(1. 中北大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 山西 太原 030051；2. 中北大學(xué) 國防科技工業(yè)復(fù)雜構(gòu)件擠壓成形技術(shù)創(chuàng)新中心， 山西 太原 030051)

0 引 言

劇烈塑性變形(Severe plastic deformation, SPD)是在變形過程中引入大的應(yīng)變量而制備出超細(xì)晶(<1 μm)材料的一種技術(shù)手段[1]. 相對于常規(guī)的塑性變形方法， 劇烈塑性變形方法大多通過應(yīng)變累積產(chǎn)生更大的變形量， 可以有效細(xì)化金屬并獲得亞微米甚至納米尺寸的晶粒， 能制備同時具有高強(qiáng)度與大塑性的塊體材料， 通常具有發(fā)生劇烈塑性成形后試樣形狀和尺寸僅發(fā)生微小改變的特點(diǎn). 劇烈塑性變形技術(shù)的發(fā)展， 從Bridgman采用壓縮和剪切復(fù)合變形研究高壓對塊體金屬的影響后發(fā)展為高壓扭轉(zhuǎn) (High pressure torsion, HPT)[2]， 到Segal在研究純剪切變形的基礎(chǔ)上提出等通道轉(zhuǎn)角擠壓(Equal-channel angular pressing, ECAP)[3], 直到Valiev首次對SPD方法制備的納米材料開展研究并證實其所獲得材料的優(yōu)異性能的潛力[4]. 作為一種新興的制備成形工藝， 近年來， 劇烈塑性變形技術(shù)引起了世界各國科研工作者的極大興趣， 他們大量研究了劇烈塑性變形對材料組織性能的影響， 發(fā)展了基于軋制、 鍛造、 擠壓等的多種劇烈塑性變形方法.

作為一種材料加工技術(shù)， 劇烈塑性變形技術(shù)可用于棒、 板、 管等形狀材料的成形制備. 按照成形制備的材料數(shù)量， 有單件成形和連續(xù)多件成形； 根據(jù)成形制備工序數(shù)量， 有一步成形和多步成形； 而按照成形過程中剪應(yīng)力產(chǎn)生條件， 有內(nèi)生剪切變形和外摩擦剪切變形. Bagherpour等將現(xiàn)有發(fā)展的120余種劇烈塑性變形方法， 分為基于ECAP、 正/反擠壓、 軋制、 鍛造、 高壓下扭轉(zhuǎn)/剪切與復(fù)合型技術(shù)六類[5].

擠壓是將金屬毛坯放入裝在塑性成形設(shè)備上的模具型腔內(nèi)， 在一定的壓力和速度作用下， 迫使金屬毛坯產(chǎn)生塑性流動從型腔中擠出或流入型槽內(nèi)， 從而獲得所需形狀及尺寸并具有一定力學(xué)性能擠壓件的工藝技術(shù). 根據(jù)擠壓時金屬流動方向和凸模運(yùn)動方向之間的關(guān)系， 可分為正擠壓、 反擠壓、 復(fù)合擠壓和徑向擠壓. 擠壓作為有色金屬、 鋼鐵材料生產(chǎn)與零件成形加工的主要工藝之一， 已得到廣泛的開發(fā)和應(yīng)用. 由于擠壓時強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力狀態(tài)可提高金屬的變形能力， 以及同時具有擠壓產(chǎn)品范圍廣、 生產(chǎn)效率高、 工藝流程簡單等諸多優(yōu)勢， 因此， 近年來人們發(fā)展了大量基于擠壓的劇烈塑性變形技術(shù).

分析關(guān)于劇烈塑性變形技術(shù)的綜述性文章， 大多集中于對某種劇烈塑性變形(如ECAP、 HPT等)的概述， 以及對某種金屬材料(如鈦合金、 鎂合金等)劇烈塑性變形的研究， 而有關(guān)基于擠壓的劇烈塑性變形少有述及. 基于此， 本文綜述了基于擠壓的劇烈塑性變形技術(shù)的發(fā)展， 對基于擠壓的劇烈塑性變形方法進(jìn)行了分類總結(jié)， 闡明了這些變形方法的基本原理、 變形特點(diǎn)及應(yīng)用， 分析了其現(xiàn)有應(yīng)用并提出發(fā)展方向.

1 常規(guī)擠壓式SPD技術(shù)

1.1 正向擠壓型SPD技術(shù)

正擠壓時金屬坯料的流動方向與凸模運(yùn)動方向相一致， 可分為實心件正擠壓(如圖 1(a))和空心件正擠壓(如圖 1(b)). 擠壓件的斷面形狀可以是圓形也可以是非圓形. 基于正向擠壓， 發(fā)展了如大比率擠壓、 靜液擠壓、 循環(huán)累積正擠壓、 交替擠壓、 渦旋擠壓等多種劇烈塑性變形技術(shù).

(a) 實心件正擠壓

(b) 空心件正擠壓

當(dāng)擠壓變形程度較大時(擠壓比通常大于50)， 即定義為大比率擠壓(High ratio extrusion， HRE)， 其工藝可以為一次大比率擠壓和多次累積大比率擠壓. 作為大塑性變形的有效工藝， 大比率擠壓近年來得到一定程度的發(fā)展， 但大多數(shù)材料由于塑性受限， 很難一次達(dá)到如此大的變形量.

1893年， 英國的Robertson提出的靜液擠壓(Hydro-extrusion, HE)， 其原理圖如圖 2 所示， 是采用高壓液體代替通常的凸模將坯料擠出凹模的一種加工方法. 良好的潤滑條件和均勻的金屬流動性， 有利于降低擠壓力并實現(xiàn)大變形程度的擠壓. 靜液擠壓可以用于如鈦合金、 高溫合金、 難熔金屬等難變形材料的加工.

圖 2 靜液擠壓示意圖

循環(huán)累積正擠壓(Multiple direct extrusion, MDE； Accumulated extrusion, AE)示意圖如圖 3 所示. 對正擠壓獲得的坯料， 沿長度方向等分鋸切后拼合為擠壓前的形狀， 采用同一模具再次進(jìn)行擠壓， 如此循環(huán)至所需變形量. 通常采用方形擠壓筒、 矩形凹模孔， 再次擠壓時可對坯料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以獲得不同路徑. 圖 3(a) 為等分2塊擠壓， 每道次獲得50%的斷面縮減率， 對20 mm×20 mm×50 mm的純銅進(jìn)行4道次循環(huán)擠壓， 2道次擠壓后其抗拉強(qiáng)度提高1倍， 斷后伸長率保持在25%[6]. 圖 3(b) 為等分4塊擠壓， 每道次獲得75%的斷面縮減率， 對4塊50 mm×20 mm×5 mm AA1050合金進(jìn)行8道次循環(huán)擠壓， 制備了65 536層厚度79 nm的薄層材料[7].

圖 4 為交替擠壓(Alternate extrusion, AE)示意圖. 擠壓凸模采用分體式代替?zhèn)鹘y(tǒng)整體式， 設(shè)定每次下壓量， 分體式凸模依次交替擠壓坯料， 直至變形結(jié)束. 擠壓比的實際值較理論值有所減小， 但交替擠壓過程中產(chǎn)生的剪切力， 有利于細(xì)化晶粒并提高性能. 采用如圖 4 左、 右對稱兩體式凸模， 將Φ30 mm×30 mm的AZ31鎂合金分別擠壓成Φ12 mm, Φ9 mm的實驗表明， 其擠壓力約為傳統(tǒng)方法的1/2， 獲得了平均晶粒分別為 6.5 μm， 5.3 μm 的擠壓棒材[8].

(a) 等分2塊擠壓

(b) 等分4塊擠壓

圖 4 交替擠壓示意圖

圖 5 渦旋擠壓示意圖

研究者通過改變正擠壓凹模內(nèi)形發(fā)展了一系列擠壓新技術(shù)， 如在凹模內(nèi)表面設(shè)置螺旋式凹痕實現(xiàn)如圖 5 所示的渦旋擠壓(Vortex extrusion, VE)[9]， 在常規(guī)擠壓凹?；A(chǔ)上增設(shè)連續(xù)變截面型腔實現(xiàn)如圖 6 所示的變截面正擠壓(Variable cross-section direct extrusion, CVCDE)[10]， 以及采用階梯型凹模實現(xiàn)如圖 7 所示的階梯擠壓(Gradation extrusion, GE)[11]. 這些方法不需要專用的扭轉(zhuǎn)裝置即可對坯料施加剪切變形， 在相同擠壓比(截面積變化)下可獲得更大的應(yīng)變， 尤其有利于在擠出件外表層形成細(xì)晶粒.

圖 6 變截面正擠壓示意圖

圖 7 階梯擠壓示意圖

1.2 反向擠壓型SPD技術(shù)

反擠壓時金屬坯料的流動方向與凸模的運(yùn)動方向相反， 可成形斷面是圓形、 方形、 長方形等的空心件(如圖 8 所示). 基于反向擠壓， 發(fā)展了如多次循環(huán)累積反擠壓、 小直徑坯料擠壓、 擴(kuò)收擠壓等多種劇烈塑性變形技術(shù).

圖 8 反擠壓示意圖

多次循環(huán)累積反擠壓(Accumulative back extrusion, ABE)示意圖如圖 9 所示. 采用內(nèi)、 外雙凸模順次作用于材料， 首先內(nèi)凸模反擠壓坯料， 金屬流動進(jìn)入內(nèi)凸模和凹模間隙形成筒壁， 而后外凸模作用于工件壁部， 將擠壓件變形到初始的尺寸， 可多次循環(huán)累積獲得劇烈塑性變形. 如對AA1050合金3道次循環(huán)變形后， 其初始晶粒由47 μm細(xì)化到 500 nm， 顯微硬度由31 Hv 提高到 67 Hv[12].

圖 9 累積反擠壓示意圖

小直徑坯料擠壓(Backward extrusion using small diameter billet)示意圖如圖 10 所示， 其裝置主要包括固定凸模、 活動凸模和凹模. 小直徑坯料置于固定凸模內(nèi)孔(坯料室)， 其在活動凸模的施壓下變形流動至固定凸模和凹模的間隙， 固定凸模內(nèi)、 外圓角和凹模圓角的設(shè)置減小了金屬流動阻力. 對設(shè)定尺寸的鉛材料擠壓結(jié)果表明， 與傳統(tǒng)反擠壓相比， 等效應(yīng)變提高1倍， 成形力減小到 1/4[13]. 在此基礎(chǔ)上發(fā)展的靜液反擠壓(如圖 11 所示)進(jìn)一步擴(kuò)大了其優(yōu)勢， 同時也更適用于難變形材料的擠壓變形[14].

圖 10 小直徑坯料擠壓示意圖

圖 11 靜液反擠壓示意圖

擴(kuò)收擠壓成形技術(shù)(Expanding-reducing extrusion， ERE)如圖 12 所示， 即設(shè)計帶有活動芯軸的凸模， 對擠壓擴(kuò)孔制備的空心坯料進(jìn)行反擠壓， 而后芯軸退回對底部進(jìn)行鐓粗收口至所需尺寸. 由于難變形區(qū)的去除和分流面的改變， 有效提高了底部變形量， 同時降低了擠壓成形力. 對外徑Φ515 mm鋁合金筒體擠壓的研究表明， 其底部等效應(yīng)變比傳統(tǒng)擠壓至少提高了1倍， 并且該技術(shù)已應(yīng)用于鋁、 鎂合金輪盤件等底部帶中心孔的筒形零件的成形[15].

圖 12 空心坯料擴(kuò)收擠壓示意圖

1.3 正-反復(fù)合擠壓型SPD技術(shù)

復(fù)合擠壓時一部分金屬坯料的擠出方向與凸模運(yùn)動方向相同， 另一部分金屬坯料的擠出方向與凸模運(yùn)動方向相反， 是正擠和反擠的復(fù)合， 如圖 13 所示， 可用于制造斷面是圓形、 方形、 六角形、 齒形等的雙杯類、 杯-桿類或桿-桿類擠壓件， 也可以制造等斷面的不對稱擠壓件.

圖 13 正-反復(fù)合擠壓示意圖

研究者在常規(guī)復(fù)合擠壓的基礎(chǔ)上發(fā)展了循環(huán)正-反復(fù)合擠壓(Cyclic forward-backward extrusion, CFBE)， 以實現(xiàn)劇烈塑性變形， 如圖 14 所示[16]. 其裝置主要包括內(nèi)、 外上凸模和下凸模， 第一步內(nèi)上凸模作用于坯料， 正反復(fù)合擠壓形成杯-桿類擠壓件， 第二步外上凸模、 下凸模分別施壓于杯壁部和桿部， 將擠壓件變形到初始的尺寸， 完成一次變形， 可多次循環(huán)且在不改變材料形狀的情況下獲得劇烈塑性變形. 1050鋁合金材料經(jīng)一次變形， 其晶粒由47 μm細(xì)化至約1 μm.

圖 14 循環(huán)正-反復(fù)合擠壓示意圖

1.4 與其它變形聯(lián)合型SPD技術(shù)

擠壓與壓縮、 脹形、 鐓粗等其它變形方式聯(lián)合， 發(fā)展了一系列劇烈塑性變形技術(shù)， 如往復(fù)擠壓法(Cyclic extrusion-compression, CEC)[17]、 循環(huán)擴(kuò)擠(Cyclic expansion- extrusion, CEE)[18]和循環(huán)鐓擠 (Repetitive extrusion-upsetting, REU)[19]， 其變形如圖 15 所示.

(a) 往復(fù)擠壓

(b) 循環(huán)擴(kuò)擠

(c) 循環(huán)鐓擠

材料經(jīng)過往復(fù)來回的變形， 可以獲得大的應(yīng)變而沒有試樣破裂的危險. 如圖15(c)所示為循環(huán)鐓擠變形工藝示意圖， 即聯(lián)合鐓粗和擠壓兩種工藝， 通過正擠壓將棒料直徑由D減小為d， 再通過鐓粗將棒料直徑由d增加為D， 如此擠壓-鐓粗-擠壓-反復(fù)變形， 依靠應(yīng)變累積實現(xiàn)劇烈塑性變形， 獲得較單獨(dú)擠壓或鐓粗更大的變形量.

2 等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)

2.1 基本型ECAP

等通道轉(zhuǎn)角擠壓(Equal channel angular pressing, ECAP)是前蘇聯(lián)科學(xué)家Segal在20世紀(jì)80年代為了獲得純剪切變形首次提出的大塑性變形新方法之一[3]. 等通道轉(zhuǎn)角擠壓的工作原理如圖 16 所示， 將試樣放入由兩個相交的等徑通道組成的擠壓模具中， 沖頭壓力以恒定的速度將試樣壓入通道， 試樣在轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生均勻劇烈的剪切變形. 由于擠壓前后試樣的橫截面積保持不變， 故可以反復(fù)擠壓， 使變形量累積疊加獲得更大的變形量. 試樣在進(jìn)入ECAP下一個道次之前， 可沿著中心對稱軸旋轉(zhuǎn)一定的角度， 產(chǎn)生4種不同的路徑， 如圖 17 所示[20].

圖 16 等通道轉(zhuǎn)角擠壓示意圖

圖 17 ECAP 4種擠壓路線示意圖

不同的ECAP路徑條件會改變金屬的變形與晶粒細(xì)化機(jī)制， 除此之外， 模角ψ和Φ、 摩擦系數(shù)、 擠壓溫度、 擠壓速度等都對ECAP變形有直接的影響， 國內(nèi)外學(xué)者已大量研究和描述了這些參數(shù)對ECAP變形應(yīng)變量、 應(yīng)變分布均勻性、 加工材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能特征的影響. ECAP變形技術(shù)的應(yīng)用研究已有報道， 如： 制備的超細(xì)晶鋁、 銅物理氣相沉積濺射靶用于半導(dǎo)體芯片鍍膜， 獲得了更高的使用壽命和更均勻的沉積涂層； 制備的具有均勻納米結(jié)構(gòu)的純鈦作為醫(yī)學(xué)材料， 在種植牙和骨釘上使用； 細(xì)化了鎂合金晶粒并獲得大角度晶界， 可提高鎂合金的儲氫性能[5].

2.2 衍生型ECAP

近年來， 國內(nèi)外研究者在對基本型ECAP模具研究與改進(jìn)的基礎(chǔ)上， 發(fā)展了多種ECAP技術(shù)， 本文統(tǒng)稱之為衍生型ECAP. 如多級連續(xù)ECAP(如圖 18(a) 所示)， 其原理相當(dāng)于傳統(tǒng)的ECAP路徑C， 多級連續(xù)擠壓1道次相當(dāng)于普通ECAP擠壓5道次， 可以提高擠壓效率[21]. 雙通道ECAP， 不僅有鐓擠變形的效果， 而且1個道次的過程中試樣發(fā)生2次剪切， 如圖 18(b) 所示[22]. 側(cè)擠ECAP如圖18(c)所示， 原理是依次改變壓頭施加載荷的方向?qū)崿F(xiàn)ECAP擠壓， 可以連續(xù)擠壓10道次[23]. 施加部分背壓力ECAP(Equal channel angular pressing-Partial back pressure, ECAP-PBP)模具如圖 18(d) 所示[24]， 將等通道轉(zhuǎn)角擠壓設(shè)計成兩個主要部分， 一部分設(shè)置Φ和ψ轉(zhuǎn)角， 在此處試樣的變形與傳統(tǒng)ECAP相同， 通過剪切作用細(xì)化晶粒； 另一部分設(shè)置成直徑較小的通道， 通過部分背壓力使試樣尺寸發(fā)生變化， 可提高材料的塑性， 可比傳統(tǒng)ECAP產(chǎn)生更大的塑性形變， 從而提高合金的力學(xué)性能.

(a) 多級連續(xù)ECAP

(b) 雙通道ECAP

(c) 側(cè)擠ECAP

(d) ECAP-PBP

3 扭轉(zhuǎn)剪切擠壓

3.1 內(nèi)生剪切式擠壓

與等通道轉(zhuǎn)角擠壓類似， 扭轉(zhuǎn)擠壓(Twist extrusion, TE)[25]、 簡單剪切擠壓(Simple shear extrusion, SSE)[26]同樣依靠剪切產(chǎn)生劇烈塑性變形， 如圖 19(a)和圖 19(b) 所示. 不同的是， TE存在分別垂直和平行于試樣軸向的兩個剪切面， 其模具型腔由兩個棱柱形區(qū)域和扭轉(zhuǎn)部分組成， 棱柱形試樣由入口壓入， 模具出口處的背壓為試樣變形提供了高靜水壓力， 使試樣在扭轉(zhuǎn)區(qū)域產(chǎn)生簡單剪切變形， 形成具有大應(yīng)變梯度的類渦旋流動； 試樣從出口壓出后保持了初始截面， 可以多次重復(fù)以累積變形， 而順時針、 逆時針兩個方向的扭轉(zhuǎn)模導(dǎo)致了TE的兩條變形路線. 外接圓直徑為40 mm的純銅經(jīng)4道次扭轉(zhuǎn)擠壓后， 獲得平均晶粒從外表50 μm到心部0.5 μm的梯度組織， 其維氏硬度表現(xiàn)出與組織較好的一致性[27]. 在TE基礎(chǔ)上， 逐漸發(fā)展出了平面扭轉(zhuǎn)擠壓(Planar twist extrusion， PTE)[28]和偏心扭轉(zhuǎn)擠壓(Off-axis twist extrusion， OTE)[29]等變形方式， 分別如圖 19(c)， 圖 19(d)所示. 扭轉(zhuǎn)擠壓與上述介紹的渦旋擠壓相同， 不需要專用的扭轉(zhuǎn)裝置， 而不同之處在于TE變形后試樣保持了初始截面， 而VE變形后試樣截面變小.

(a) 扭轉(zhuǎn)擠壓

(b) 簡單剪切擠壓

(c) 平面扭轉(zhuǎn)擠壓

(d) 偏心扭轉(zhuǎn)擠壓

純剪切擠壓(Pure shear extrusion， PSE)是基于純剪切變形的一種SPD技術(shù)， 如圖 20(a) 所示， 坯料在Ⅰ區(qū)入口， Ⅳ區(qū)出口， Ⅱ、 Ⅲ區(qū)發(fā)生變形. 坯料截面由方形逐漸變?yōu)榱庑危?截面積始終保持不變， 其變形量取決于x向伸長量、y向縮短量. AA6063， AA105材料的擠壓實驗證明了純剪切晶粒細(xì)化的可行性[30]. 分析研究表明， 直徑比DR、 模具參數(shù)(如圖20(b))等對PSE等效應(yīng)變、 成形力有直接的影響[31].

圖 20 純剪切擠壓示意圖

3.2 外摩擦剪切式擠壓

在常規(guī)擠壓工藝基礎(chǔ)上， 通過對擠壓模具(凸模、 凹模、 擠壓筒)施加扭轉(zhuǎn)力矩使其旋轉(zhuǎn)， 如圖 21(a) 所示正擠壓筒旋轉(zhuǎn)[32]， 圖 21(b) 所示正擠壓凹模旋轉(zhuǎn)[33]， 圖 21(c) 所示反擠壓凹模旋轉(zhuǎn)[34]， 迫使模具與坯料在擠壓過程中周向相對運(yùn)動， 在外摩擦作用下材料發(fā)生剪切變形， 同時可減小變形死區(qū)， 一定程度上提高了擠壓變形量及其均勻性. 理論分析和數(shù)值模擬結(jié)果均證明， 旋轉(zhuǎn)角速度、 模具表面光潔度等是影響變形的主要參數(shù)， 但其對材料組織和性能影響的研究較少.

為實現(xiàn)單道次劇烈塑性變形， 研究者提出了開口凸模旋轉(zhuǎn)反擠壓(Rotary backward extrusion, RBE)工藝， 如圖21(d)所示[35]， 即采用端面開口的凸模對變形體軸向擠壓的同時， 通過主動摩擦作用在其橫截面上施加扭矩， 使變形體產(chǎn)生軸向擠壓和切向剪切變形， 同時凸模開口形成微區(qū)連續(xù)累積變形. 研究結(jié)果表明， 該工藝大幅提高了反擠壓杯形件底部和內(nèi)壁的變形量， 在細(xì)化晶粒、 弱化織構(gòu)等方面均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢[36-37].

圖 21 旋轉(zhuǎn)擠壓示意圖

4 集成組合擠壓

將基本擠壓工序和上述單一劇烈塑性變形方法集成在同一模具中， 如正擠壓+等通道轉(zhuǎn)角擠壓(FE-ECAP)[38]、 等通道轉(zhuǎn)角擠壓+正擠壓(ECAP-FE)[39]； 或?qū)⑸鲜鰞煞N不同的劇烈塑性變形方法集成于同一模具中， 如等通道轉(zhuǎn)角擠壓+扭轉(zhuǎn)擠壓(ECAP-TE)[40]、 液壓擠壓+等通道轉(zhuǎn)角擠壓(HECCAP)[41]， 如圖 22 所示. 這些集成組合式劇烈塑性變形新方法， 可以獲得更為顯著的變形效果.

另一種集成組合模式， 是將基于擠壓的兩種不同劇烈塑性變形方法， 或其它劇烈塑性變形方法， 混合應(yīng)用于一個工藝中， 在獲得更劇烈變形的同時， 制備出所需合適的塊體材料. 如液壓擠壓+高壓扭轉(zhuǎn)混合變形方法， 通過液壓擠壓制得的5483鋁合金棒料， 切片后進(jìn)行了10圈的高壓扭轉(zhuǎn)， 其晶粒從單獨(dú)高壓扭轉(zhuǎn)的大約90 nm可細(xì)化至大約60 nm， 同時大角度晶界占比增加， 顯微硬度值提高[42]. 實際上， 現(xiàn)有單一劇烈塑性變形方法可以進(jìn)行多種組合應(yīng)用， 但帶來的明顯不足是工藝流程更復(fù)雜， 成形制備成本更高.

圖 22 集成組合擠壓示意圖

5 結(jié) 語

劇烈塑性變形通過循環(huán)多次應(yīng)變累積和(或)剪切變形產(chǎn)生了更大的變形量， 制備的超細(xì)晶金屬材料具有更高的強(qiáng)度、 硬度和耐磨性能， 體現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿? 基于擠壓變形的諸多優(yōu)勢， 近年來， 發(fā)展了許多基于擠壓的劇烈塑性變形技術(shù)， 以及面向劇烈塑性變形的擠壓新技術(shù). 本文分類總結(jié)了基于擠壓的劇烈塑性變形技術(shù)， 闡述了典型方法的基本原理、 變形特點(diǎn)及其優(yōu)缺點(diǎn).

綜合分析基于擠壓的劇烈塑性變形技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀， 提出下列需重點(diǎn)研究解決的問題和發(fā)展方向： (1) 由于模具和工藝的限制， 使得其生產(chǎn)效率低， 成本高， 嚴(yán)重制約了SPD 工藝在生產(chǎn)中的應(yīng)用； 縮短工藝流程， 降低生產(chǎn)成本， 是SPD技術(shù)發(fā)展的一個方向. (2) 大多數(shù)SPD工藝制備的塊體材料尺寸較小， 主要為小體積棒、 板、 管等塊狀材料； 用于大尺寸塊狀材料的制備， 乃至實現(xiàn)零構(gòu)件的成形制造， 是SPD技術(shù)發(fā)展的另一方向. (3) 現(xiàn)有大部分的工作集中在描述SPD加工材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能特征， 應(yīng)用于工程實際的很少； 推動SPD技術(shù)的工程化應(yīng)用， 應(yīng)是今后發(fā)展的重點(diǎn)和目標(biāo).