CN103492098A - 剧烈塑性变形处理方法及设备 - Google Patents

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J·拉基沃拉
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Abstract

本发明提供一种SPD处理方法，该方法包括使金属材料（1）在设备（100）中变形，所述设备（100）包括挤压部（3）和沿第一方向（5）设置的材料流经通道（2，3，4）。所述方法包括：沿第一方向（5）供给金属材料（1）以使材料无需处于极大应力状态；以及通过挤压部（3）沿与第一方向相交的至少一个第二方向（6）往复地挤压材料并且使材料的晶粒尺寸变小。本发明还提供一种用于使金属材料（1）变形为SPD材料的设备（100）。

Description

剧烈塑性变形处理方法及设备
技术领域
本发明涉及SPD（Severe Plastic Deformation，剧烈塑性变形）处理方法及设备。特别地但不排他地，本发明涉及通过减小材料的晶粒尺寸利用SPD方法来制造纳米和UFG（Ultra Fine Grained，超细晶粒）金属。
背景技术
产品的耐久性和承载能力基于产品的材料性能和形式。一种提高技术工业制造竞争力的有效方式是开发出能够提高产品质量和可用性的可靠、便宜并且灵活的生产技术。SPD方法（剧烈塑性变形）是一种用于在生产阶段提高产品性能的新式且有效的方法。
在SPD方法中，在对产品进行成形并且将材料的晶粒尺寸减小到微米级的同时，在生产过程中发生严重变形。已经尝试在测试条件下利用SPD方法生产UFG材料，即细晶粒材料。在此情况下UFG材料也称为微结构材料。在微结构材料中的晶粒尺寸通常小于1μm（常规合金的晶粒尺寸可以为20到100μm）。
减小晶粒尺寸尤其显著提高了机械特性。微结构产品具有分化的特性和特性组合：例如，高强度、良好的抗疲劳性、持久性和抗腐蚀性以及良好的进一步可制造性（可加工性、超塑性特性）。可通过热加工来改变微结构产品的特性：可以在主体的特定位置改变晶粒尺寸和特性。
微结构产品的使用范围广泛，诸如空间技术、运输技术、与保健相关的装置和部件、运动设备、食品和化学工业、电子和国防部门。微结构螺栓常用于机动车和飞行器工业。微结构材料也例如良好适用于微螺栓。小晶粒尺寸的优势还可应用于燃烧发动机的活塞以及在生产薄膜中使用的溅射物。微结构材料由于其清洁和强力特性还可用于植入。
SPD方法的已知应用为ECAP（Equal Channel Angular Pressing，等通道转角挤压），根据该应用，将棒状或杆状工件压制为具有一个或多个拐角的通道。在材料结构发生变形的通道转角处，轴向压缩和剪切被施加在材料上。
WO 2006/100448中已知一种SPD方法，其中对金属进行处理以改变金属的机械和/或物理特性。在该方法中，通过将金属工件经由第一通道供给至相对于第一通道倾斜的第二通道来减小金属的晶粒尺寸。通过在第一通道和第二通道的相交处使用至少一个往复运动而重复在金属工件上施加载荷，使得金属工件发生变形。
从专利公开文献RO123274B1中已知ECAP方法的另一应用。在该方法中通过对杆件轴向压缩而使小直径金属杆件处于极大轴向应力状态，随后通过在一个或多个截面上进行塑性剪切以使杆件变形。使得塑性变形正交于轴向方向。将两个液压缸固定在待轴向压缩的工件上以提供轴向应力状态。
以下示出的公开文献与金属材料的微结构变形相关。
A.Azushima,R.Kopp,A.Korhonen,D.Y.Yang,F.Micari,G.D.Lahoti,P.Groche,J.Yanagimoto,N.Tsuji,A.Rosochowski,A.Yanagida,用于金属的剧烈塑性变形（SPD），Keynote Lecture,第58届CIRP（国际生产工程科学院）全体代表会议，2008年8月24-30日，曼彻斯特，U.K.,22p。
T.Mannien,K.Kanervo,A.Revuelta,J.Larkiola和A.S.Korhonen,无焊压配合连接件的塑性变形，第九届塑性技术国际会议，ICTP（理论物理国际中心）2005，维罗纳，2005年10月9-13日，9p.,材料科学和工程A460-461（2007）633-637。
Jari Kokkonen,Veli-Tapani Kuokkala,Lech Olejnik,AndrzejRosochowski,经ECAP处理的铝在室温和零下温度中的动态特性，SEM XI实验和应用力学国际大会&博览会，奥兰多，弗罗里达USA,2008年6月2-5日。
V-T,Kuokkala,J.Kokkonen,B.Song,W.Chen,L.Olejnik和A.Rosochowsk,经SPD处理的1070铝在各种温度下的动态反应，第18届Dymat技术会议，2008年9月10-12日，布尔日，法国。
如今在实验室条件下或小规模生产中制造由SPD金属制成的微结构产品。现在无法通过工业大规模生产来制造由SPD金属制成的原料和坯件。这主要是由于尚未已知可适用于连续处理的良好工作的SPD处理方法。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种可选的SPD处理方法。本发明的第二个目的是提供一种利用SPD处理方法使金属变形的设备。本发明的一个目的是能够将SPD材料作为大规模产品进行生产。本发明的一个目的是能够以连续过程生产SPD材料。本发明的一个目的是提供适于工业生产、特别是用于UFG金属的SPD处理方法。本发明的一个目的是提供适于工业生产、特别是用于纳米和UFG金属的SPD处理方法。
根据本发明的第一实例方面，提供一种SPD处理方法，该方法包括使金属材料在设备中变形，所述设备包括挤压部和沿第一方向设置的材料流经通道，并且所述方法包括：沿所述第一方向供给金属材料；以及通过所述挤压部沿相对于所述第一方向相交的至少一个第二方向往复地挤压所述材料并且使所述材料的晶粒尺寸变小。
根据本发明的第二实例方面，提供一种SPD处理方法，该方法包括使金属材料在设备中变形，该设备包括挤压部和沿第一方向设置的材料流经通道，并且该方法包括：沿所述第一方向供给金属材料以使所述材料无需处于极大应力状态；以及通过所述挤压部沿相对于所述第一方向相交的至少一个第二方向往复地挤压所述材料并且使所述材料的晶粒尺寸变小。
优选地，在开始使材料变形的阶段中，不在变形位置沿任何方向或不向任何方向对材料进行加压或推压或弯曲或拉伸或扭曲。表述“使所述材料无需处于极大应力状态”的优选意义是：在开始使材料变形的阶段中，不在变形位置沿任何方向或不向任何方向对材料进行加压或推压或弯曲或拉伸或扭曲。
优选地，所述挤压部包括挤压通道，该挤压通道形成流经通道的一部分。
优选地，在剪切工具之间的剪切处理中使材料变形。优选地，剪切工具一方面设置在可沿所述第二方向运动的挤压部（挤压通道）的边缘上，另一方面设置在所述流经通道的与所述挤压部相邻的部分（例如为固定部分）上。
优选地，使所述材料变形而不由剪切导致断裂。
优选地，在相同的挤压位置上重复使材料变形。优选地，在材料的不同方向上重复使材料变形。可以引导材料重复经过SPD处理。
优选地，正交于材料的供给方向对材料进行挤压。正交于材料的旋转挤压也可以起到相同的作用。优选地，在与材料的供给方向不同的方向上对材料进行挤压。
优选地，通过所述流经通道沿所述第一方向供给所述材料，所述流经通道包括沿所述第一方向布置的入口通道和其后的挤压通道，并且通过使所述挤压通道沿至少一个第二方向相对于供给方向（第一方向，入口通道）往复运动而形成使材料变形的变形力。
优选地，通过所述流经通道沿所述第一方向供给所述材料，所述流经通道包括沿所述第一方向布置的入口通道和出口通道以及位于二者之间的挤压通道，并且通过使所述挤压通道沿至少一个第二方向相对于供给方向（第一方向，入口通道）和出口方向（出口通道）往复运动而形成使材料变形的变形力。
优选地，在第一挤压区域中使材料变形，所述第一挤压区域由入口方向（入口通道）的离开端和挤压部（挤压通道）的起始端形成。
优选地，在第二挤压区域中使材料变形，所述第二挤压区域由挤压部（挤压通道）的离开端和出口通道（出口方向）的起始端形成。
优选地，沿第一方向循环供给材料。优选地，利用挤压部在第二方向上对材料进行循环的往复地挤压。
优选地，最好在整个材料上使材料的晶粒尺寸主要变形至0.1至1μm的范围以生产UFG材料，并且变形至小于0.1μm以生产纳米材料。通过该处理，材料可以自然地变形为材料的主要部分包括晶粒尺寸例如为0.1至1μm的材料，并且材料的一部分的晶粒尺寸较大而另一部分的晶粒尺寸较小。如果目标是较小的变形，则通过该处理使材料自然地变形为小于期望的变形程度，从而获得例如UFG材料。
优选地，沿第一方向连续供给材料，通过使设备的挤压部在第二方向或根据工件的形状在替代方向上（例如沿圆周方向）往复运动连续地挤压材料。
优选地，使已变形的材料返回至所述材料在变形开始前所处的与所述入口通道对齐的相同位置。
优选地，在SPD变形后例如通过冷轧使所述材料冷成形。
根据本发明的第三实例方面，提供一种用于使金属材料变形为SPD材料的设备，所述设备包括挤压部和沿第一方向设置的材料流经通道，所述流经通道包括材料入口通道和其后的挤压部，在所述入口通道和所述挤压部中所述材料设置为沿第一方向运动，并且所述设备构造为利用所述挤压部沿与所述第一方向相交的第二方向相对于所述入口通道往复地挤压所述材料。
根据本发明的第四实例方面，提供一种用于使金属材料变形为SPD材料的设备，所述设备包括挤压部和沿第一方向设置的材料流经通道，所述流经通道包括材料入口通道和其后的挤压部，在所述入口通道和所述挤压部中所述材料设置为沿第一方向运动从而所述材料无需处于极大应力状态，并且所述设备构造为利用所述挤压部沿与所述第一方向相交的第二方向相对于所述入口通道往复地挤压所述材料。
优选地，所述设备包括剪切工具，所述剪切工具一方面设置在可沿所述第二方向运动的挤压部的边缘上，另一方面设置在所述流经通道的与所述挤压部相邻的部分上。
优选地，所述挤压部包括挤压通道，该挤压通道形成入口通道之后的流经通道的一部分。
优选地，所述入口通道的离开端和所述挤压通道的起始端在其位置处形成第一挤压区域。
优选地，所述流经通道在所述第一方向包括在所述挤压通道之后的出口通道，并且所述挤压通道的出口端和所述出口通道的起始端在其位置处形成所述第二挤压区域。然而这不是必需的，通过一个挤压区域已经可以实现变形。
优选地，所述材料设置为在挤压部（更优选为挤压室）的支撑下沿所述第二方向往复运动。
优选地，所述设备设置为在所述材料上施加剪切变形力而不由剪切导致断裂。
根据本发明的优选实施例，实现了全新的处理方法和设备，其中，可以在材料中实现受控的剪切状态，从而使待变形的连续工件的内部结构发生改变而工件保持完整（不会分裂）。
根据本发明的优选实施例，可以通过该处理方法和设备使材料在相对于轴向（供给）方向的第二方向上在纯剪切中往复变形，所述第二方向正交与所述轴向（供给）方向。然后，材料无需处于极大应力状态。
可以通过开发无需在极大应力状态挤压待变形工件来提高连续材料变形处理的生产力和不间断持续时间。因此，可以避免现有技术中的许多相关缺陷。
能够以期望的方式可控并精确地使连续主体沿轴向方向运动。使主体沿轴向方向向前（即，真正沿轴向方向供给）简单且易于达成。
现有技术中已知的待变形材料的极大轴向应力与常规ECAP方法的概念相关，在该ECAP方法中，在剪切事件过程中通过大的压缩力保持材料的完整。
根据本发明的优选实施例，与在待变形主体上施加极大应力的情况相比，可以显著地减缓剪切工具（特别是工具的边缘/侧边）的磨损。当待变形主体在轴向上处于非应力状态时，与主体被设置为极大轴向应力状态的情况相比，主要施加在变形工具的工作边缘上的磨损力显著变小。由主体的外表面的轴向卡钻导致的损害也能够得以避免。
用于实施该处理方法的设备设计简单，而无需用于实现轴向压缩的性能。
根据本发明的优选实施例，提供一种连续材料变形处理方法，该方法包括以下步骤：供给连续工件（使用小的力）；保持工件固定（使用小的力）；通过与轴向方向、供给等等相交的剪切使工件变形。
根据本发明的优选实施例，提供一种用于不同截面形状（也可用于片状主体）的生产模式。
优选地，在所述处理方法和设备中，所有轨迹的数量可控以形成期望的SPD材料。
所述的循环SPD处理方法提供了一种在工业上合理的生产方式，这种方式通过生产具有较小晶粒尺寸的金属产品而可能实现竞争优势，并且此前未知这种运行良好的工业处理。可利用所述的技术方案实现用于大规模生产的工业生产处理。所述的技术方案为实施SPD方法提供了可选择的方式。
申请人所述的循环挤压处理能够利用SPD方法生产纳米和UFG材料，从而使生产方式成本经济地适用于大生产量。所述生产方式能够用于生产微结构和纳米结构的材料。
以循环挤压处理实施的SPD处理适用于纳米和UFG金属的工业生产处理。
通过使用本发明的优选实施例，能够实现这样的工业规模生产技术：在生产和改进新研发材料之余，还能够生产更有利于环境节约的产品。该处理方法可以应用于所有的金属材料。在某些情况下，通过所述处理方法和设备生产的产品结构可以是紧凑的，从而减少了应力腐蚀。
微结构产品可以在实际上所有的结构、部件和产品中广泛地使用，在这些结构、部件和产品中，使用金属作为支撑和承载结构、电动机及其部件、传动装置例如齿轮、整体金属结构、空间技术、轻质结构技术、机动车、水用机动车，飞行设备，运输技术、与保健相关的装置和部件、保护装置、运动设备、食品和化学工业、国防技术（例如武器和射弹）。
即将或已经结合本发明的一个或多个方面对本发明的不同实施例进行说明。本领域的技术人员应当了解，本发明的一个方面的任一实施例可以应用于本发明的同一方面，也可单独或结合其它实施例应用于本发明的其它方面。
附图说明
将参照附图通过实例对本发明进行说明，其中：
图1示出了根据本发明第一实施例的SPD设备的主视图，其中应用了SPD方法；
图2示出了图1中的SPD设备，其中材料被供给至中部并且材料的一个区域在中部的往复运动中变形；
图3示出了图1中的SPD设备，其中材料的一个或两个区域在中部的往复运动中变形；并且
图4示出了根据本发明第二实施例的SPD设备的主视图，其中材料的一个区域发生变形。
具体实施方式
在以下的说明中，相同的数字指示相同的元件。可能以多种不同的设备构造来实施所述的处理，而无需在此尽述。应当理解所示附图并非完全成比例，并且附图主要用于说明本发明的一些示例实施例。
图1至图3示出了应用SPD方法的设备100的主视图。
在SPD设备100中使金属材料1变形以形成例如UFG或纳米材料。设备100包括：材料流经通道，其沿第一方向5设置并且包括：入口通道2和出口通道4；以及挤压通道3（挤压部），其设置在设备的中部并处于入口通道和出口通道之间，在入口通道、挤压通道和出口通道中，材料1设置为沿第一方向5运动。在变形过程中，无需使材料处于极大应力状态。挤压通道3相对于入口通道和出口通道沿第二方向6往复运动，该第二方向6与第一方向5相交。入口通道2的离开端2’和挤压通道3的第一端3’在其位置处形成第一挤压区域7，而挤压通道3的第二端3’’和出口通道4的起始端4’在其位置处形成第二挤压区域8。材料1的晶粒尺寸可在一个或两个挤压区域中变形为小于1μm、在纳米材料的情况下优选为0.1至1μm或更大的尺寸。优选地，材料在挤压通道3的支撑下运动。优选地，材料沿至少一个第二方向6往复运动。在图1至图3中，所述往复运动为上下运动。
优选地，设备包括用于沿流经通道2、3、4供给材料的引导辊9。可借助于引导辊来推送或供给材料。如果需要，还可使坯件在处理过程中旋转。当然，材料可在第一挤压区域7中完全变形从而在材料中发生反复剪切挤压，然而这并不会导致材料断裂。
在图1所示的处理阶段中，为进行变形将材料1的前端1’经由入口通道2沿第一方向5供给至由挤压通道3形成的中部。材料被支撑在入口通道中，通过沿第二方向6运动的中部开始对材料进行反复挤压，并且材料被循环向前供给。设备包括用于将材料引导至设备100的引导辊9。
在图2所示的处理阶段中，为进行变形将材料的前端1’沿第一方向5供给至由挤压通道3形成的中部，通过往复运动的中部沿第二方向6对材料进行挤压，并且材料被循环向前供给。中部形成了挤压部，在该挤压部中，材料在虚线7所示的第一挤压区域中变形。
在图3所示的处理阶段中，材料的前端1’经由挤压通道3沿第一方向5引导至出口通道4。通过往复运动的中部使材料在第二方向6上发生变形，并且材料被循环向前供给。中部形成了挤压部，在该挤压部中，材料在虚线7所示的第一挤压区域和虚线8所示的第二挤压区域中变形。
应当强调的是，可以通过在相同位置沿往复方向多次运动挤压部3并且使材料1返回至变形开始前的相同中间位置而在挤压区域7、8中使变形强化。
图4示出了SPD设备100，其中材料1在一个挤压及剪切区域中变形。与图2中的设备相比，图4中的设备缺少了挤压部3（挤压通道）之后的出口通道。因此，材料仅在第一挤压区域7中变形。
前述说明提供了本发明的某些实施例的非限定性实例。对于本领域的技术人员而言显然本发明不限于所示出的具体细节。可以使用所述实施例的某些特征而无需使用所有其它特征。
如此，应当将前述说明仅看做是对本发明主旨的阐述，而非其限制。因此，本发明的范围仅由所附专利权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种SPD处理方法，包括使金属材料（1）在设备（100）中变形，所述设备（100）包括挤压部（3）和沿第一方向（5）设置的材料流经通道（2，3，4），其特征在于，所述方法包括：沿所述第一方向（5）供给金属材料（1）以使所述材料无需处于极大应力状态；以及通过所述挤压部（3）沿与所述第一方向相交的至少一个第二方向（6）往复地挤压所述材料并且使所述材料的晶粒尺寸变小。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，在剪切工具（2’，3’；3’’，4’）之间的剪切处理中使材料（1）变形。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，在剪切不导致断裂的剪切处理中使材料（1）变形。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的处理方法，其特征在于，在相同的挤压位置（7，8）处重复使材料（1）变形。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的处理方法，其特征在于，在材料的不同方向上重复使材料（1）变形。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的处理方法，其特征在于，在相对于材料的供给方向（5）的不同方向（6）上挤压材料（1）。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的处理方法，其特征在于，通过所述流经通道沿所述第一方向（5）供给所述材料（1），所述流经通道包括沿所述第一方向布置的入口通道（2）和其后的挤压通道（3），并且通过使由所述挤压部（3）构成的所述挤压通道（3）沿至少一个第二方向（6）相对于所述供给方向（5）往复运动而形成使材料变形的变形力。
8.根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，通过所述流经通道沿所述第一方向（5）供给所述材料（1），所述流经通道包括沿所述第一方向布置的入口通道（2）和出口通道（4）以及位于二者之间的挤压通道（3），并且通过使所述挤压通道（3）沿至少一个第二方向（6）相对于所述供给方向和出口方向往复运动而形成使材料变形的变形力。
9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的处理方法，其特征在于，在第一挤压区域（7）中使材料变形，所述第一挤压区域（7）由所述入口通道（2）的离开端（2’）和所述挤压部（3）的起始端（3’）形成。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的处理方法，其特征在于，在第二挤压区域（8）中使材料变形，所述第二挤压区域（8）由所述挤压通道（3）的离开端（3’’）和所述出口通道（4）的起始端（4’）形成。
11.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的处理方法，其特征在于，使已变形的材料（1）返回至所述材料在变形开始前所处的与所述入口通道（2）对齐的相同位置。
12.根据权利要求1至11中任一权利要求所述的处理方法，其特征在于，在供给过程中使所述材料转动。
13.根据权利要求1至12中任一权利要求所述的处理方法，其特征在于，在SPD变形后使所述材料冷成形。
14.一种用于使金属材料（1）变形为SPD材料的设备（100），所述设备包括挤压部（3）和沿第一方向（5）设置的材料流经通道（2，3，4），其特征在于，所述流经通道（2，3，4）包括材料入口通道（2）和其后的挤压部（3），在所述入口通道和所述挤压部中所述材料设置为沿第一轴向方向（5）运动从而所述材料无需处于极大应力状态，并且所述设备构造为通过所述挤压部沿与所述第一方向相交的第二方向（6）相对于所述入口通道往复地挤压所述材料。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述设备包括剪切工具，所述剪切工具一方面设置在可沿所述第二方向（6）运动的挤压部（3）的边缘上，另一方面设置在所述流经通道的与所述挤压部相邻的部分（2，4）上。
16.根据权利要求14或15所述的设备，其特征在于，所述挤压部包括挤压通道（3），所述挤压通道（3）形成入口通道（2）之后的流经通道的部分。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述入口通道（2）的离开端（2’）和所述挤压通道（3）的起始端（3’）在其位置处形成第一挤压区域（7）。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述流经通道（2，3，4）在所述第一方向（5）上包括在所述挤压通道（3）之后的出口通道（4），并且所述挤压通道（3）的出口端（3’’）和所述出口通道（4）的起始端（4’）在其位置处形成所述第二挤压区域（8）。
19.根据权利要求14至18中任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述材料（1）设置为在挤压部（3）的支撑下沿所述第二方向（6）往复运动。
20.根据权利要求14至19中任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述设备设置为在所述材料（1）上施加剪切变形力而不由剪切导致断裂。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106238488A (zh) * 2016-09-14 2016-12-21 中国科学院金属研究所 不同压剪复合应变路径下连续大塑性变形的方法和装置
CN110340171A (zh) * 2018-05-18 2019-10-18 刘鹏宇 一种管材成形模具及其成形方法
CN111515284A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 燕山大学 一种板材强变形装置及其工艺
CN113430359A (zh) * 2021-05-19 2021-09-24 西北工业大学 一种大尺寸炮钢棒材的高强韧轧制方法
CN114210836A (zh) * 2021-12-13 2022-03-22 中北大学 一种镁合金组合式剪切挤压变形装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111633101B (zh) * 2020-06-10 2021-03-30 燕山大学 一种板材反复变薄弯曲强变形工艺
CN113430358A (zh) * 2021-05-19 2021-09-24 西北工业大学 一种大尺寸炮钢棒材碳化物的调控方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000239772A (ja) * 1999-02-25 2000-09-05 Toshiro Kobayashi 複合高強度材及びその製造方法
US6197129B1 (en) * 2000-05-04 2001-03-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for producing ultrafine-grained materials using repetitive corrugation and straightening
CN1709602A (zh) * 2005-06-16 2005-12-21 上海交通大学 螺旋式挤压成型方法
EP1607151A1 (en) * 2003-03-10 2005-12-21 Katsuaki Nakamura Method for processing metal body and apparatus for processing metal body
US20080110227A1 (en) * 2002-09-30 2008-05-15 Katsuaki Nakamura Method of working metal, metal body obtained by the method and metal-containting ceramic body obtained by the method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6399215B1 (en) * 2000-03-28 2002-06-04 The Regents Of The University Of California Ultrafine-grained titanium for medical implants
US7191630B2 (en) * 2003-07-25 2007-03-20 Engineered Performance Materials Co., Llc Method and apparatus for equal channel angular extrusion of flat billets
GB0506091D0 (en) 2005-03-24 2005-05-04 Univ Strathclyde Severe plastic deformation of metals
RO123274B1 (ro) * 2008-02-04 2011-05-30 Universitatea "Dunărea De Jos" Din Galaţi Metodă şi echipament pentru nanostructurarea materialelor prin deformare plastică severă

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000239772A (ja) * 1999-02-25 2000-09-05 Toshiro Kobayashi 複合高強度材及びその製造方法
US6197129B1 (en) * 2000-05-04 2001-03-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for producing ultrafine-grained materials using repetitive corrugation and straightening
US20080110227A1 (en) * 2002-09-30 2008-05-15 Katsuaki Nakamura Method of working metal, metal body obtained by the method and metal-containting ceramic body obtained by the method
EP1607151A1 (en) * 2003-03-10 2005-12-21 Katsuaki Nakamura Method for processing metal body and apparatus for processing metal body
CN1709602A (zh) * 2005-06-16 2005-12-21 上海交通大学 螺旋式挤压成型方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106238488A (zh) * 2016-09-14 2016-12-21 中国科学院金属研究所 不同压剪复合应变路径下连续大塑性变形的方法和装置
CN110340171A (zh) * 2018-05-18 2019-10-18 刘鹏宇 一种管材成形模具及其成形方法
CN111515284A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 燕山大学 一种板材强变形装置及其工艺
CN111515284B (zh) * 2020-04-30 2021-05-18 燕山大学 一种板材强变形装置及其工艺
CN113430359A (zh) * 2021-05-19 2021-09-24 西北工业大学 一种大尺寸炮钢棒材的高强韧轧制方法
CN114210836A (zh) * 2021-12-13 2022-03-22 中北大学 一种镁合金组合式剪切挤压变形装置

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