[发明专利]一种非形变加工调控金属棒杆丝材强韧性能的方法

说明书

本发明公开了一种非形变加工调控金属棒杆丝材强韧性能的方法，包括：对金属棒杆丝材进行扭转变形前去应力退火或预加热处理；根据不同金属棒杆丝材确定不同的弯曲半径R、弯曲圈数、扭转方向和扭转次数N；选择不同直径和不同材料的圆棒；将金属棒杆丝材缠绕于圆棒上，采用热变形方式使金属棒杆丝材发生弯曲变形，将弯曲变形后的金属棒杆丝材两端固定，将金属棒杆丝材拉直；对加工后的材料进行去应力退火。通过控制弯曲曲率和弯曲次数来改变金属棒杆丝材的晶粒取向以及晶粒尺寸，通过调控金属材料内部织构来改变金属棒杆丝材的强韧性，该方法可实现更高强度金属材料的扭转变形性能强化。

技术领域

本发明涉及金属材料强化技术领域，涉及一种非形变加工调控金属棒杆丝材强韧性能的方法。

背景技术

金属材料由于具有良好的综合力学性能被广泛应用于航空航天、石油化工、交通运输等领域，是人类社会不可缺少的材料。一致以来，材料研究的核心问题一直是如何提高材料的强度。迄今为止，研究人员已经研发出一系列通过调控材料的成分、微观组织和内部结构缺陷来强化材料强度的技术，其中包括弥散强化、形变强化、固溶强化等。但这些技术在提高材料强度的同时会对材料塑性和韧性产生影响，而且制备过程复杂。

近年来，微观结构梯度的概念被逐渐应用于工程材料设计中，即将材料结构单元(如晶粒尺寸)减至纳米尺度，其显著机构特点是含有大量晶界或其他界面。大量研究表明利用扭转变形可将金属的微米晶粒尺寸均匀细化至纳米尺度，材料强度获得显著提升。

针对上述概念，目前工业上大都利用等通道转角变形、高压扭转等方式对材料进行加工，上述办法适用于短棒状且强度不是很大的材料，对于钼合金钨合金等高强度且耐高温的材料，目前的设备技术难以对其进行大角度扭转，因此，提供一种非形变加工调控金属棒杆丝材强韧性能的方法，成为目前本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种非形变加工调控金属棒杆丝材强韧性能的方法，通过将金属材料丝材或者棒材在常温或者高温环境下进行弯曲后再拉直，通过控制弯曲曲率、弯曲圈数和弯曲次数来改变金属丝材或棒材的晶粒取向以及晶粒尺寸，通过调控金属材料内部织构来改变金属丝材或棒材的强韧性，该方法相对于传统的等通道转角变形、高压扭转等方式而言，操作简单，试验便捷，且可实现更高强度金属材料的扭转变形性能强化。

本发明目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种非形变加工调控金属棒杆丝材强韧性能的方法，包括：

对金属棒杆丝材进行扭转变形前去应力退火或预加热处理；

根据不同金属棒杆丝材确定不同的弯曲半径R、弯曲圈数S、扭转方向和扭转次数N；

根据不同的弯曲半径R、不同力学性能的金属丝材或棒材，选择不同直径和不同材料的缠绕用圆棒；

将金属棒杆丝材缠绕于所述圆棒上，采用热变形方式使金属棒杆丝材发生弯曲变形，将弯曲变形后的金属棒杆丝材两端固定，将金属棒杆丝材拉直；

对加工后的材料进行去应力退火。

优选的，所述金属棒杆丝材按照韧性分为硬质金属和软质金属，所述硬质金属包括钼、钢或钛镍；所述软质金属包括镁、铜、铁或铝。

优选的，在进行变形前将金属棒杆丝材根据不同的金属特性选择退火工艺进行去应力退火，其中硬质金属退火温度为800-1500℃，软质金属退火温度为300-800℃，消除弯曲过程中造成的内应力。

优选的，所述金属棒杆弯曲半径R不小于50mm、弯曲圈数S为0.5～5、扭转次数N为1～5；所述金属丝材弯曲半径R为10～50mm、弯曲圈数S为1～10、扭转次数N为5～10。