钱凌云等：核电主管道非对称双管嘴同时挤压成形工艺 ·131· 温度℃ 动态再结晶体积分数 平均晶粒尺寸m 770 0.667 100.0■ 0.445 77.0 0.223 54.0 31.0 (a) 温度 动态再结品体积分数 平均品粒尺寸m 825 0.765 100.00 0.510 66.90 64 0.255 33.80 55) 0.70 b 图11传统单向挤压(a)和同时挤压成形(b)的温度分布、动态再结品体积分数和平均品粒尺寸对比 Fig.11 Comparison of temperature distributions,dynamic recrystallization volume fractions,and average grain sizes of traditional unidirectional extru sion (a)and simultancous extrusion processes (b) 由能增大，从而使通过晶界移动造成晶粒间相互 粒尺寸反而更小，但是尺寸减小的趋势不明显.虽 吞并现象增强而导致晶粒长大.然而，坯料温度升 然从整体上来说降低挤压速度有助于细化晶粒，但 高使其变形抗力降低，对应的最大挤压力也随之 对应的坯料温度降低较多而造成最大挤压力增高. 减小.1000℃和1200℃的最大挤压力相差 因此综合考虑速度对晶品粒尺寸和挤压力的影响，在 17.9MN,可见坯料温度对最大挤压力的影响极 设备承载压力的范围内，选用较小的挤压速度对成 大.因此，坯料温度的选择要根据实验压力机设备 形件的性能更好 的承载能力、加热条件、构件的晶粒度要求等多方 图12(c)反映的是不同摩擦系数的影响规律， 面因素进行综合分析. 对应的变形速度为(20/10)mm·s-1和坯料温度为 图12(b)是不同挤压速度对应的92晶粒变化及 1150℃.可以看出，摩擦系数为0.05时对应的最终 最大挤压力情况，对应的坯料预测温度为1150℃， 品粒尺寸明显小于其他三种情况，且随着摩擦系数 摩擦系数为0.05.从整体上来说，随着挤压速度的 的增大，最终品粒尺寸呈递增趋势，尤其是在坯料和 增大，最终晶粒尺寸呈增长趋势，即对应的晶粒细化 模具接触的地方，增大趋势更凸显.摩擦系数增大 效果也越差，这是由于高挤压速度对应的变形时间 导致坯料和模具之间积累的热量较多，这些热量将 较短，变形产生的热量不能及时扩散而导致再结晶 成为晶粒长大的驱动力，可能导致构件表面和内部 的小晶粒在高温下发生长大.然而，当速度达到一 的品粒尺寸有明显差异，因此为了更好地细化品粒， 定程度时（如(50/25）mms-1),材料在高应变速率 应尽可能减低摩擦系数.同样地，降低摩擦系数可 下的流动应力急剧增大，相应的内部位错密度显著 有效降低最大挤压力，从图中可以看出，当摩擦系数 升高，同时积累的变形能量成为位错迁移形成新品 由0.35降低到0.05时，对应的最大挤压力降低了 粒的驱动力，因此更多的新晶粒形成而使最终的晶 24%,这说明减小摩擦系数对降低挤压力的作用非钱凌云等: 核电主管道非对称双管嘴同时挤压成形工艺 图 11 传统单向挤压(a)和同时挤压成形(b)的温度分布、动态再结晶体积分数和平均晶粒尺寸对比 Fig. 11 Comparison of temperature distributions, dynamic recrystallization volume fractions, and average grain sizes of traditional unidirectional extru鄄 sion (a) and simultaneous extrusion processes (b) 由能增大,从而使通过晶界移动造成晶粒间相互 吞并现象增强而导致晶粒长大. 然而,坯料温度升 高使其变形抗力降低,对应的最大挤压力也随之 减小. 1000 益 和 1200 益 的 最 大 挤 压 力 相 差 17郾 9 MN,可见坯料温度对最大挤压力的影响极 大. 因此,坯料温度的选择要根据实验压力机设备 的承载能力、加热条件、构件的晶粒度要求等多方 面因素进行综合分析. 图 12(b)是不同挤压速度对应的 q2晶粒变化及 最大挤压力情况,对应的坯料预测温度为 1150 益 , 摩擦系数为 0郾 05. 从整体上来说,随着挤压速度的 增大,最终晶粒尺寸呈增长趋势,即对应的晶粒细化 效果也越差,这是由于高挤压速度对应的变形时间 较短,变形产生的热量不能及时扩散而导致再结晶 的小晶粒在高温下发生长大. 然而,当速度达到一 定程度时(如(50 / 25) mm·s - 1 ),材料在高应变速率 下的流动应力急剧增大,相应的内部位错密度显著 升高,同时积累的变形能量成为位错迁移形成新晶 粒的驱动力,因此更多的新晶粒形成而使最终的晶 粒尺寸反而更小,但是尺寸减小的趋势不明显. 虽 然从整体上来说降低挤压速度有助于细化晶粒,但 对应的坯料温度降低较多而造成最大挤压力增高. 因此综合考虑速度对晶粒尺寸和挤压力的影响,在 设备承载压力的范围内,选用较小的挤压速度对成 形件的性能更好. 图 12(c)反映的是不同摩擦系数的影响规律, 对应的变形速度为(20 / 10) mm·s - 1和坯料温度为 1150 益 . 可以看出,摩擦系数为 0郾 05 时对应的最终 晶粒尺寸明显小于其他三种情况,且随着摩擦系数 的增大,最终晶粒尺寸呈递增趋势,尤其是在坯料和 模具接触的地方,增大趋势更凸显. 摩擦系数增大 导致坯料和模具之间积累的热量较多,这些热量将 成为晶粒长大的驱动力,可能导致构件表面和内部 的晶粒尺寸有明显差异,因此为了更好地细化晶粒, 应尽可能减低摩擦系数. 同样地,降低摩擦系数可 有效降低最大挤压力,从图中可以看出,当摩擦系数 由 0郾 35 降低到 0郾 05 时,对应的最大挤压力降低了 24% ,这说明减小摩擦系数对降低挤压力的作用非 ·131·