Nghiên cứu công nghệ biến dạng dẻo mãnh liệt làm biến đổi cấu trúc và tính chất của vật liệu kim loại

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐĂNG KHOA NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ BIẾN DẠNG DẺO MÃNH LIỆT LÀM BIẾN ĐỔI CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU KIM LOẠI Mã số chuyên ngảnh: 62 52 04 05 Chuyên ngành: Công nghệ tạo hình vật liệu Phản biện độc lập 1: PGS TS Đinh Văn Chiến Phản biện độc lập 2: PGS TS Nguyễn Việt Hùng Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Đắc Trung Phản biện 2: PGS TS Đặng Vũ Ngoạn Phản biện 3: PGS TS Nguyễn Ngọc Hà NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Đào Minh Ngừng TS Lưu Phương Minh LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Nguyễn Đăng Khoa i TÓM TẮT LUẬN ÁN Luận án gồm có chương, nội dung tóm tắt sau: Chương 1: Giới thiệu công nghệ biến dạng dẻo mãnh liệt (Severe Plastic Deformation – SPD) kỹ thuật nghiên cứu phát triển nhằm mục đích tạo kim loại dạng khối có tổ chức hạt mịn, siêu mịn na nơ, nghiên cứu sâu kỹ thuật tiêu biểu loại hình cơng nghệ này, ép kênh gấp khúc có thiết diện khơng đổi (Equal Channel Angular Pressing – ECAP) Những vấn đề tồn cần giải để hoàn thiện sở lý thuyết công nghệ nhấn mạnh, sở xác định hướng nghiên cứu luận án trình biến dạng áp lực cao ngăn ngừa phá hủy dẻo điều kiện áp lực thủy tĩnh khác giải pháp thiết kế công nghệ nhằm trì kiểm sốt đối áp trình ép Chương 2: Nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng vùng dẻo ảnh hưởng yếu tố ma sát góc ép đến thơng số q trình hệ số trạng thái ứng suất để trì trình biến dạng dẻo áp lực thủy tĩnh cao, ngăn ngừa phá hủy dẻo Kỹ thuật SPD, cơng nghệ ECAP q trình tiêu biểu, ln tạo áp lực thủy tĩnh vùng biến dạng Luận án sử dụng phương pháp giải phương trình vi phân gần để xem xét phân bố ứng suất bề mặt khuôn kim loại, áp dụng phương pháp tốc độ gián đoạn đề phân tích chất trình chảy dẻo vùng biến dạng, qua tính thông số hệ số trạng thái ứng suất mức độ biến dạng ảnh hưởng yếu tố hệ số ma sát góc kênh ép Phương pháp tốc độ gián đoạn thực chất phương pháp định trị áp dụng rộng rãi lĩnh vực tạo hình vật liệu, số lượng khối cứng tăng đến vơ để đạt lời giải có độ xác cao Điều kiện q trình ép đề xuất với mơ hình ma sát khác nhau: a) quy luật Zibel; b) quy luật Coulomb mô hình ma sát lai ghép, làm phong phú thêm sở lý thuyết tạo hình vật liệu ii Phá hủy dẻo kim loại trình tạo hình yếu tố ảnh hưởng đến trình làm mịn hạt nghiên cứu dựa vào mơ hình Kolmogorov Y Beigelzimer Chương 3: Nghiên cứu mô hình hóa mơ số ECAP phương pháp phần tử hữu hạn phần mềm DEFORM đưa biến đổi trường ứng suất biến dạng vùng dẻo bề mặt tiếp xúc phôi khuôn cho phép đánh giá nhận định mức độ ảnh hưởng yếu tố đến thông số công nghệ khả biến dạng phôi Kết nhận làm sáng tỏ cho nghiên cứu lý thuyết làm sở cho việc thiết kế hệ thống khuôn chày, đồ gá, … thiết lập điều kiện công nghệ để thực trình tạo hình Chương trình bày kết nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị thí nghiệm thực nghiệm Thiết bị nghiên cứu bao gồm máy ép thuỷ lực hệ thống khuôn ghép, đồ gá thiết kế chế tạo có đủ tính thực trình biến dạng loại vật liệu khác áp lực cao Các thí nghiệm với vật liệu đồng sạch, nhôm Al7075 titan kỹ thuật, phơi có thiết diện trịn vng thực hiện, thông số công nghệ đo phù hợp với kết nghiên cứu lý thuyết mô Trong luận án sử dụng thiết bị kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử quét, kính hiển vi điện tử truyền qua thiết bị đo độ cứng, máy kéo vạn để đánh giá tổ chức tính mẫu thu sau ép Kết đạt luận án, điểm hướng nghiên cứu trình bày phần kết luận chung iii ABSTRACT The PhD thesis is concerned with the investigation on severe plastic deformation (SPD) as unconventional forming method to get metals and alloys with the grains that are at least smaller than m, which have special mechanical and physical properties The objective of the thesis is gaining understanding of influence of friction factor, hydropressure and strain on technogical parameters in the scientific field of metalworking as well as laboratory equipment development Process of grain refinement and mechanical property change in SPD is evaluated by different excellence techniques as OM, SEM, TEM… in the view of the workpiece quality obtained after processing This PhD thesis consists of literature survey, theoretical and experimental investigations The chapter surveys literature on fine grain, ultrafine - grain and nanostructured materials which have been formed during severe plastic deformation Systematic analysis of severe plastic deformation process reveals difference of mathematical formulae published elsewhere for determination technological parameters Various methods and modifications of techniques are analysed to determine the interested concerns Chapter and chapter are theoretical study and simulation of ECAP (equal channel angular pressing) process to find technological parameters for equipment design and materials processing implement Stress strain state of workpiece during ECAP, including them stress in contact surface between metal and tool is important for determination of technological parameters, possibility of metal to deform continuously, production quality, the wear and strength of dies Method of discrete velocities based on rigid block model of plastic deformation zone, where number of blocks increases infinitely, is a modified upper - bound and method allows analyze stress strain state and determine degree of plastic deformation, hydrostatic stress, punch pressure and dependence of parameters on modified technological conditions Application of mathematical models and finite element method to solve metalworking problems iv is an effective method The analyse stress strain state and technological parameters obtained by modeling and simulation in software DEFORM analyzed and compared the results with theoretical calculations The charpter and charpter describe obtained experimental results and discussions It presents the research and outcomes on property and structure change of f.c.c Cu99.9 and alloy Al7075 which are severe plastic deformed throughout the conventional equal channel angular pressing Ultrafine - grained structure of materials has been received which leads to significant enhance of mechanical properties that create opportunity for production quality improvement in metalworking Research results showed evidence that to obtain finer microstructure of heterogeneous alloy as Al7075 it needs high hydrostatic pressure to deform without ductile fracture that is impossible for conventional metal forming method Equipment for cold and warm plastic deformation of hard - to - deform metal and alloys as well as for die was designed and machined, which allows increase punch dimension enhancing its resistance in pressing Treated measured data of technological processing parameters in insert die as function depending on stroke are illustrated graphically v LỜI CÁM ƠN Tôi xin trân trọng cám ơn: Bộ môn Thiết bị công nghệ vật liệu khí, Khoa Cơ khí; Bộ mơn Kim loại hợp kim, Khoa Công nghệ vật liệu, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh; Bộ môn Cơ học vật liệu cán kim loại, Viện Khoa học kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà nội phịng thí nghiệm, viện nghiên cứu ngồi nước giúp tơi thực luận án tiến sĩ Tôi xin chân thành cám ơn thầy hướng dẫn khoa học PGS TS Đào Minh Ngừng TS Lưu Phương Minh tận tình dẫn tơi chun mơn để tơi hồn thành luận án Tơi xin gửi lời cám ơn đến thầy cô phản biện, thầy cô hội đồng chấm luận án cấp có góp ý giá trị cho luận án Đặc biệt xin cám ơn GS TS Đỗ Minh Nghiệp giúp đỡ định hướng nghiên cứu góp ý hồn thiện luận án Xin bày tỏ lịng biết ơn đến ba mẹ, tồn thể gia đình, đồng nghiệp bạn bè hỗ trợ, động viên thời gian qua vi MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT LUẬN ÁN ii ABSTRACT iv LỜI CÁM ƠN vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH ẢNH x DANH MỤC BẢNG xiv DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT xv MỞ ĐẦU 1 Lý lựa chọn đề tài Mục đích luận án Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn .3 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết đạt đóng góp luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu cơng nghệ tạo hình biến dạng dẻo mãnh liệt 1.2 Tổ chức đa tinh thể kim loại thay đổi trình SPD .6 1.3 Các ứng dụng vật liệu sau SPD .10 1.4 Phát triển kỹ thuật thực trình SPD 12 1.4.1 Các kỹ thuật biến dạng dẻo mãnh liệt .12 1.4.2 Đặc điểm chung kỹ thuật biến dạng dẻo mãnh liệt .18 1.5 Khả ứng dụng thực tế công nghệ biến dạng dẻo mãnh liệt 19 vii 1.6 Kết luận chương 21 CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT VÀ ÁP LỰC THỦY TĨNH ĐẾN QUÁ TRÌNH ÉP 23 2.1 Trạng thái ứng suất biến dạng trình ECAP 23 2.1.1 Đặc điểm vùng biến dạng dẻo 23 2.1.2 Trạng thái biến dạng 25 2.2 Ảnh hưởng ma sát áp lực thủy tĩnh đến trình ép 26 2.3 Sự phân bố ứng suất tiếp xúc kim loại đáy khuôn vùng biến dạng 28 2.4 Tính lực ép mức độ biến dạng phương pháp tốc độ gián đoạn 32 2.5 Ảnh hưởng góc gấp khúc ma sát đến mức độ biến dạng .35 2.6 Ảnh hưởng trạng thái ứng suất đến tính dẻo .37 2.6.1 Ảnh hưởng áp lực thủy tĩnh đến giới hạn biến dạng phá hủy 38 2.6.2 Ảnh hưởng mức độ biến dạng đến độ xốp vật liệu .41 2.7 Ảnh hưởng trạng thái ứng suất biến dạng đến trình làm mịn hạt SPD 43 2.7.1 Áp dụng mơ hình tốn cho q trình làm mịn hạt .44 2.7.2 Ảnh hưởng thông số tạo hình đến cường độ làm mịn hạt .46 2.8 Kết luận chương 49 CHƯƠNG MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG SỐ Q TRÌNH ECAP 51 3.1 u cầu mơ hình hóa mơ số q trình ECAP 51 3.2 Xây dựng mơ hình khn hai nửa 53 3.3 Xây dựng mơ hình khn ghép .56 3.4 Xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn, vật liệu điều kiện biên .58 3.5 Một số kết mô số bàn luận 61 3.5.1 Các thông số công nghệ trình ép 61 3.5.2 Trạng thái ứng suất biến dạng phôi .66 3.6 Kết luận chương 70 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 71 4.1 Lựa chọn vật liệu phôi ban đầu .72 4.2 Thiết kế, chế tạo khuôn đồ gá công nghệ 74 viii 4.2.1 Tóm tắt nội dung thực nghiệm .74 4.2.2 Khuôn hai nửa đồ gá 74 4.2.3 Khuôn ghép phức hợp với cấu đối áp 76 4.3 Thiết bị tạo hình vật liệu 81 4.3.1 Quy trình lắp ráp vận hành thực nghiệm cơng nghệ tạo hình .82 4.3.2 Sự cố cơng nghệ, khuyết tật sản phẩm biện pháp khắc phục 85 4.4.Thiết bị nghiên cứu tổ chức tính chất vật liệu 86 4.4.1 Thiết bị tạo mẫu .86 4.4.2 Thiết bị đánh giá tổ chức tính chất vật liệu 88 4.5 Kết luận chương 91 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 92 5.1 Kết nghiên cứu công nghệ thiết bị tạo hình 92 5.1.1 Nghiên cứu sở lý thuyết 92 5.1.2 Thiết kế thiết bị, khuôn đồ gá thực nghiệm công nghệ ECAP 94 5.1.3 Kết nghiên cứu trình tạo hình ECAP 96 5.2 Đánh giá mẫu sau ECAP 100 5.2.1 Khảo sát chất lượng bề mặt mẫu, khuyết tật cách khắc phục 100 5.2.2 Kết khảo sát tổ chức tính chất mẫu 102 5.3 Kết luận chương 108 KẾT LUẬN 110 6.1 Kết đạt luận án 110 6.2 Hướng nghiên cứu 111 NHỮNG CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 PHỤ LỤC 123 ix chảy, điều kiện ma sát, góc gấp lịng khn, mức độ biến dạng yếu tố khác thơng qua biến hành trình phạm vi mức độ biến dạng lớn < ε < So sánh số liệu thực nghiệm xử lý với lý thuyết mô phạm vi biến dạng ε < cho thấy phù hợp, với sai số không 10 % Kết cấu hệ thống khuôn đồ gá thiết kế chế tạo có tính đặc thù cơng nghệ, đủ độ cứng vững, phát huy lực ép cao, thực khả thi q trình biến dạng dẻo mãnh liệt Khn có hệ số an toàn cao, cấu trượt, hãm điều chỉnh làm việc ổn định tải trọng lớn đảm bảo yêu cầu thực nghiệm mà mở khả nghiên cứu sâu rộng loại hình cơng nghệ Với mức độ biến dạng dẻo ε  4, kích thước hạt tinh thể kim loại đạt cấp độ siêu mịn, d < 300 nm Giới hạn dẻo, giới hạn bền độ cứng kim loại hợp kim đo sau biến dạng tăng khoảng 30 % Tốc độ gia tăng thơng số có trị số lớn giai đoạn đầu giảm tới mức ổn định giai đoạn cuối mức độ biến dạng đạt tới giá trị định Tổ chức tế vi, tính chất học thơng số q trình gia cơng biến dạng dẻo mãnh liệt có liên quan chặt chẽ với định chất lượng sản phẩm cuối Quá trình phân nhỏ hạt xảy nhiều cấp độ khác nhau, củng cố quan điểm cho loại khuyết tật dạng nêm nguyên nhân gây chuyển động xoay tinh thể bị biến dạng, dẻo có khả làm thay đổi đáng kể định hướng tinh thể phân hạt liền kề 108 KẾT LUẬN 6.1 Kết đạt luận án Ứng dụng mơ hình tốn trình phân nhỏ hạt (khi giải hệ phương trình vi phân 2.36) cho thấy điều kiện công nghệ tạo hình định vật liệu cho trước đường kính trung bình hạt đạt tới mức độ tới hạn ổn định Bằng kỹ thuật cắt khuôn mặt phù hợp, kết mô cho phép xác định lực ma sát tác dụng riêng biệt lên thành phần khn, có lực biến dạng hàm phụ thuộc vào hành trình ép Hệ số ma sát theo quy luật Zibel lấy m = 0,2 phù hợp với điều kiện ép nguội có bơi trơn Áp lực ép ECAP phụ thuộc trực tiếp vào trở kháng biến dạng cắt vật liệu, điều kiện ma sát, áp lực thủy tĩnh tăng lên có đối áp Áp lực thủy tĩnh ECAP điều kiện khơng có đối áp đạt tới giá trị cao nên tiến hành ECAP số vật liệu mà không cần đối áp Áp lực thủy tĩnh vùng biến dạng đạt 1.000  1.200 MPa, tương đương σ0/σi = Xem xét trường ứng suất, trường biến dạng phơi hành trình ép cho thấy số liệu phù hợp với tính tốn Chày ép khn truyền thống có hệ số an tồn thấp kích thước chày bị hạn chế lịng khn không khả thi công nghệ Phương án khuôn ghép đề xuất nghiên cứu mặt làm giảm lực ma sát, mặt khác cho phép tăng kích thước chày đảm bảo tính khả thi cơng nghệ Thiết kế triển khai quy trình cơng nghệ thực nghiệm ép mẫu hai loại vật liệu Cu99,9 D16xL70 Al7075 C14x14xL80 từ đến lần khn hai nửa ép phơi trịn D15 khn ghép ép phơi vng C14x14 có điều chỉnh đối áp Kết nghiên cứu cho phép xây dựng hàm thực nghiệm thông số lượng hệ số trạng thái ứng suất, lực ép phụ thuộc vào yểu tố giới hạn chảy, điều kiện ma sát, góc gấp lịng khn, mức độ biến dạng yếu tố khác thông qua biến hành trình phạm vi mức độ biến dạng lớn < ε < So sánh số liệu thực nghiệm xử lý với lý thuyết mô phạm vi biến dạng ε < cho thấy phù hợp, với sai số không 10 % 109 Với mức độ biến dạng dẻo ε ~ 4, kích thước hạt tinh thể kim loại đạt cấp độ siêu mịn, d < 300 nm Giới hạn dẻo, giới hạn bền độ cứng tế vi kim loại hợp kim đo sau biến dạng tăng khoảng 30 % Tốc độ gia tăng thơng số có trị số lớn giai đoạn đầu giảm tới mức ổn định giai đoạn cuối mức độ biến dạng đạt tới giá trị định 6.2 Hướng nghiên cứu  Trong luận án, phôi mẫu kiểm tra tổ chức tế vi tính sau ép để đánh giá khả thiết bị công nghệ tạo hình, khảo sát chế phân hạt Hệ thống thiết bị khn đồ gá quy trình vận hành cần phải phát triển thêm để đáp ứng yêu cầu cao nghiên cứu mở rộng  Nghiên cứu xem xét ảnh hưởng nhiệt độ trình biến dạng, để đảm bảo vật liệu có tính chất mong muốn trạng thái ổn định  Xây dựng ứng dụng mô hình tốn, mơ hình vật lý q trình phân hạt tính lưu biến vật liệu để kiểm sốt tiến trình BDD làm sở thiết kế chế tạo thiết bị sản xuất quy mô lớn 110 NHỮNG CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Phạm Quang, Nguyễn Đăng Khoa, Đào Minh Ngừng, Đỗ Minh Nghiệp, "Xác định thông số động lực học phân tích ứng suất mẫu q trình ép đùn liên tục hợp kim Nitinol qua kênh gấp khúc có thiết diện không đổi (CFAE) phương pháp mô số" Hội nghị khoa học công nghệ lần thứ 12 trường ĐHBK Tp HCM, Hồ Chí Minh, 10-2011 Nguyễn Đăng Khoa, Đào Minh Ngừng, Lưu Phương Minh, Phạm Quang, "Ảnh hưởng ma sát tiếp xúc hiệu ứng thủy tĩnh đến trình ép kênh gấp khúc tiết diện khơng đổi," Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Kim Loại (ISSN 1859-4344), vol 44, pp 40-46, 10-2012 Đào Minh Ngừng, Lưu Phương Minh, Nguyễn Đăng Khoa "Ảnh hưởng thông số công nghệ đến trình làm mịn cấu trúc hạt vật liệu kết cấu biến dạng dẻo mãnh liệt" Tạp chí Khoa học Công nghệ, vol 51 (5A), pp 152-159, 9-2013 Đào Minh Ngừng, Lưu Phương Minh, Nguyễn Đăng Khoa, "Nghiên cứu công nghệ ép kênh gấp khúc tiết diện không đổi chế tạo vật liệu kim loại cấu trúc siêu mịn na nô" Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc khí lần thứ III (ISBN 978-604-67-0061-6), Hà Nội, 4-2013 Đào Minh Ngừng, Lưu Phương Minh, Nguyễn Đăng Khoa, "Ảnh hưởng thông số cơng nghệ đến tính dẻo phá hủy vật liệu trình biến dạng dẻo mãnh liệt tạo cấu trúc siêu mịn" Hội nghị khoa học công nghệ lần thứ 13 trường ĐHBK Tp HCM (ISBN 978-604-73-1971-8), Hồ Chí Minh, 112013 Đào Minh Ngừng, Lưu Phương Minh, Nguyễn Đăng Khoa, "Áp dụng mơ hình làm mịn cấu trúc hạt vật liệu kết cấu công nghệ biến dạng dẻo mãnh liệt" Hội thảo KHCN Đúc Luyện kim lần thứ VIII, Hà nội, 11-2014 Khoa Nguyen Dang, Minh Luu Phuong, Ngung Dao Minh, "Application og Grain Refinemet Model to Study Severe Plastic Deformation of Metal and Alloy under High Pressure" The 13th Asian Foundy Congress, AFC-13 (ISBN 978-604-938-550-6), Hanoi, Vietnam, 10-2015 (Bản tiếng Anh) Khoa Nguyen Dang, Minh Luu Phuong, Ngung Dao Minh, "Analysis of ECAP by Discret Velocity Solution Method and Determination of Technological Parameters” The 13th Asian Foundy Congress, AFC-13 (ISBN 978-604-938-550-6), HaNoi, VietNam, 10-2015 Nguyễn Đăng Khoa, Lưu Phương Minh, Đào Minh Ngừng, "Phân tích q trình biến dạng dẻo mãnh liệt kim loại hợp kim phương pháp 111 gián đoạn xác định thông số công nghệ" Hội nghị toàn quốc Máy Cơ cấu (ISBN: 978-604-73-3156-7), Hồ Chí Minh, 11-2015 (Bản tiếng Việt) Nguyễn Đăng Khoa, Lưu Phương Minh, Đào Minh Ngừng, "Phân tích trình ép kim loại kênh gấp khúc tiết diện khơng đổi mơ hình hóa mơ số" Hội nghị toàn quốc Máy Cơ cấu (ISBN: 978-604-733156-7), Hồ Chí Minh, 11-2015 Nguyễn Đăng Khoa, Lưu Phương Minh, Đào Minh Ngừng, "Nghiên cứu biến đổi cấu trúc, tính chất Cu 99.9 hợp kim Al7075 biến dạng dẻo mãnh liệt giải pháp kỹ thuật ép loại vật liệu khó biến dạng" Tạp chí Khoa học Công nghệ Kim loại (ISBN:1859-4344), vol 63, pp 37-44, 12-2015 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Azushima, "Severe plastic defomation ( SPD) processes for metals," CIRP Annals- Manufacturing Technology, no 57, pp 716-735, 2008 [2] Hossam Halfa, "Recent Trends in Producing Ultrafine Grained Steels," Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, no 2, pp 428469, 2014 [3] Dong Hyuk SHIN, Jong-Jin Park, "Ultrafine Grained Low Carbon Steels Fabricated by Equal Channel Angular Pressing: Microstructures and Tensile Properties," ISIJ International, vol 42, pp 1490-1496, 2002 [4] Y Fukuda, K Oh-ishi, "Processing of a low-carbon steel by equal-channel angular pressing," Acta Materialia, no 50, pp 1359-1368, 2002 [5] Young Il Son, Young Kook Lee, "Ultrafine grained ferrite-martensite dual phase steels fabricated via equal channel angular pressing: Microstructure and tensile properties," Acta Materialia, no 53, pp 3125-3134, 2005 [6] K.T Park, S.Y Han, "Ultrafine grained dual phase steel fabricated by equal channel angular pressing and subsequent intercritical annealing," Scripta Materialia, no 51, pp 909-913, 2004 [7] W.J Kim, J.K Kim, "Large strain hardening in Ti-V carbon steel processed by equal channel angular pressing," Material Letters, no 51, pp 177-182, 2001 [8] R.Z Valiev, R.K Islamgaliev, "Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation," Progress in Materials Science, no 45, pp 103-189, 2000 [9] R.Z Valiev, A.V Korznikov, "Structure and properties of ultrafine-grained materials produced by severe plastic deformation," Materials Science and Engineering, no A168, pp 141-148, 1993 [10] R.K Islamgaliev, F Chmelik, "Thermal stability of submicron grained copper and nikel," Materials Science and Engineering, no A237, pp 43-51, 1997 [11] V.Y Gertsman, R Birringer, "On the structure and strength of ultrafine-grained copper produced by severe plastic deformation," Materialia, vol 30, pp 229234, 1993 [12] A.V Korznikov, Yu.V.Ivanisenko, "Influence of severe plastic deformation on structure and phase composition of carbon steel," Nanostructured Materials, vol 4, pp 159-167, 1994 [13] R.K Islamgaliev, R Kuzel, "TEM, XRD and Raman scattering of germanium processed by severe deformation," Materials Science and Engineering, no 113 A249, pp 152-157, 1998 [14] R.K Islamgaliev, R.Kuzel, "Structure of silicon processed by severe plastic deformation," Materials Science and Engineering, no A266, pp 205-210, 1999 [15] R.Z Valiev, R.K Islamgaliev, "Strengthening and grain refinement in an Al6061 metal matrix composite through intense plastic straining," Scripta Materialia, vol 40, pp 117-122, 1999 [16] R.S Mishra, R.Z Valiev, "Severe plastic deformation processing and high strain rate superplasticity in aluminum matrix composite," Scripta Materialia, vol 40, pp 1151-1155, 1999 [17] R.Z Valiev, Y.V Ivanisenko, "Structure and deformation behaviour of armco iron subjected to severe plastic deformation," Acta Mater, vol 44, pp 47054712, 1996 [18] K.T Hartwig et al., "Equal channel angular extrusion method," US Pt 883 359 B1, 2005 [19] Kawazoe et al., "Method extrusion of aluminum alloy anh aluminum alloy material of high strength and high toughness obtained thereby," US Pt 826 456, 2005 [20] Ferrasse et al., "Angular extrusion of copper alloy anodes," US Pt 2012/ 155 501 A1, 2012 [21] Bampton et al., "Method superplastic extrusion," US Pt 620 537, 1997 [22] Segal et al., "Method of apparatus for processing tungsten heavy alloys for kinetic energy penetrator," US Pt 600 989, 1997 [23] Zhu et al., "Continuous equal channel angular pressing," US Pt 152 448 B2, 2006 [24] K.T Hartwig et al., "Developing the texture of a material," US Pt, 976 380 B1, 2005 [25] Lee et al., "Continuous shear deformation device," US Pt 370 930 B1, 2002 [26] Zhu et al., "Ultrafine-grain titanium for medical implants," US Pt 399 215 B1, 2002 [27] A Yanagida, K Joko, "Formability of steels subjected to cold ECAE process," Journal of Materials Processing Technology, no 201, pp 390-394, 2008 [28] S Ferrasse, F Alford, "ECAE Targets with sub-micron grain structures improve sputtering performance and cost-of-ownership," Honeywell Electronic Materials, 2003 114 [29] Sungwon Lee, Patrick B Berbon, "Developing superplastic properties in an aluminum alloy through severe plastic deformation," Materials Science and Engineering, no A272, pp 63-72, 1999 [30] Q Wei, K.T Ramesh, "Plastic flow localiztion in bulk tungsten with ultrafine microstructure," Applied Physics letters, no 86, 2005 [31] Y.S Sato, Y Kurihara, "Friction stir welding of ultrafine grained alloy 1100 produced by accumulative roll-bonding," Scripta Materialia, no 50, pp 57-60, 2004 [32] E Litwinski et al., "Method of manufacturing rivets having high strength and formability," United States Patent Application Publication, 2004 [33] R.Z Valiev et al., "Producing Bulk Ultrafine-grained Materials by Sereve Plastic Defomation," JOM, vol 4, no 58, pp 33-39, 2006 [34] V Segal, "Severe Plastic Deformation: Simple Shear Versus Pure Shear," Materials Science and Engineering, vol 1–2, no A338, p 331–344, 2002 [35] L Olejnik, A Rosochowski, "Incremental ECAP of plates," Materials Science Forum, no 584, pp 108-113, 2008 [36] R.Z Valiev, T.G Langdon, "Principles of Equal-channel Angular Pressing as a Processing Tool for Grain Refinement," Progress in Materials Science, vol 7, no 51, p 881–981, 2006 [37] A Azushima, "Materials Development by Extrusion Process," Journal of the Japan Society for Technology of Plasticity, vol 544, no 47, p 456–459, 2000 [38] A.L.M Costa, A.C.C Reis, "Ultra grain refinement and hardening of IF-steel during accumulative roll-bonding," Materials Science and Engineering, no A406, pp 279-285, 2005 [39] K Edalati, Z Horita , "Continuous high-pressure torsion," Journal of Materials, no 45, pp 4578-4582, 2010 [40] R.Z Valiev, "Structure and mechanical properties of ultrafine-grained metals," Materials Science and Engineering, no A234, pp 59-66, 1997 [41] P.W Bridgman, "Effects of high shearing stress combined with high hydrostatic pressure," Physical Review, vol 48, pp 825-847, 1935 [42] A Hohenwarter, "Incremental high pressure torsion as a novel severe plastic deformation process: Processing features and applications to copper," Materials Science and Engineering, no A626, pp 80-85, 2015 [43] J.Y Huang, Y.T Jiang, "Microstructures and dislocation configurations in nanostructured Cu processed by repetitive corrugation and straightening," Acta 115 Materialia, vol 9, no 49, pp 1497-1505, 2001 [44] N Thangapandian, "The role of corrugation die parameters on the mechanical properties of alluminum alloy (AA 5083) processed by repetitive corrugation and straightening," Journal of Materials Science and Chemical Engineering, no 3, pp 208-212, 2015 [45] F Khodabakhshi, "Resistence spot welding of ultra-fine grained steel sheets produced by constrained groove pressing: Optimization and characterization," Materials Characterization, no 69, pp 71-83, 2012 [46] A Korbel, M Richert, J Richert, "The Effects of Very High Cumulative deformation on structure and mechanical properties of aluminum," in Proceedings of Second RISO International Symposium on Metallurgy and Material Science, Roskilde, 1981 [47] M Richert, Q Liu, "Microstructural evolution over a large strain range in aluminum deformed by cyclic-extrusion-compression," Materials Science and Engineering, no A260, pp 275-283, 1999 [48] M Richert, H.J Mcqueen, "Microband formation in cyclic extrusion compression of aluminum," Canadian Metallurgical Quarterly, vol 37, pp 449-457, 1998 [49] K Nakamura, K Neishi, "Development of severe torsion straining process for rapid continuous grain refinement," Materials Transactions, vol 45, pp 33383342, 2004 [50] S.R Bahadori, K Dehghania, "Comparison of microstructure and mechanical properties of pure copper processed by twist extrusion and equal channel angular pressing," Materials Letters, no 152, pp 48-52, 2015 [51] A Zavdoveev, N Belousov, "Structure and properties of lowcarbon steel after twist extrusion," Emerging Materials Research, no 4, pp 89-93, 2015 [52] A.K Ghosh, W Huang, "Investigations and application of severe plastic deformation," pp 29-36, 2000 [53] S Mizunuma, "Large straining behavior and microstructure refinement of several metals by torsion extrusion process," Materials Science Forum, Vols 503-504, pp 185-192, 2006 [54] W Guo, Q Wang, "Microstructure and mechanical properties of AZ31 magnesium alloy processed by cyclic closed-die forging," Journal of alloys and compounds, no 558, pp 164-171, 2013 [55] M Etou, S Fukushima, "Super short interval Multi-pass rolling process for ultrafine grained hot strip," ISIJ International, vol 48, pp 1142-1147, 2008 116 [56] K Miyata, M Wakita, "Ultrafine grained steels due to super short interval multi-pass rolling in stable austenite region," Materials Science Forum, Vols 539-543, pp 4698-4703, 2007 [57] A.P Zhilyaev, T.G Langdon, "Using high-pressure torsion for metalprocessing: fundamentals and applications," Progress in Materials Science, no 53, pp 893979, 2008 [58] M Kawasaki, T.G Langdon, "Review: Achieving superplasticity in metals processed by high-pressure torsion," J Mater Sci, no A234-236, 2014 [59] C Xu, Z Horita, "The evolution of homogeneity in processing by high pressure torsion," Acta Materialia, vol 1, no 55, pp 203-212, 2007 [60] Y.H Zhao, Y.T Zhu, "Influence of stacking fault energy on the minimum grain size achieved in severe plastic deformation," Materials Science and Engineering, Vols 1-2, no A474, pp 342-347, 2008 [61] F Wetcher, A Vorhauer, "Strain hardening during high pressure torsion deformation," Materials Science and Engineering, no A410-411, pp 213-216, 2005 [62] Z Horita, T.G Langdon, "Microstructures and microhardness of an aluminum alloy and pure copper after processing by high pressure torsion," Materials Science and Engineering, no A410-411, pp 422-425, 2005 [63] K Kawano, M Wakita, "Super short interval multi-pass rolling technology for manufacturing ultrafinegrained steel," Materials Science and Technology, pp 55-64, 2005 [64] S.V Zherebtsov, G.A Salishchev, "Formation of submiconcrystalline structure under warm severe plastic deformation in TI-6Al-V large-scale billets," Proceedings of the conference "Nanomaterials by Severe Plastic Deformation", pp 835-840, 2004 [65] R.M Kuziak, W Zalecki, "New Possibilities of achieving ultra-fine grained microstructure in metals and alloys Emplo," 2005 [66] V.M Segal, I.J Beverlein, Tome, Fundamentals and engineering of severe plastic deformaiton, Hauppauge, NY: Nova Science Publishers, 2010 [67] A Rosochowski, L Olejnik, "Incremental ECAP with converging billets," Key Engineering Materials, no 554, pp 869-875, 2013 [68] K Nakashima, Z Horita, "Development of a multi-pass facility for equalchannel angular pressing to high total strains," Materials Science and Engineering, Vols 1-2, no A281, pp 82-87, 2001 117 [69] M Kamachi, M.Furukawa, "Equal-channel angular pressing using plate samples," Materials Science and Engineering, Vols 1-2, no A361, pp 258266, 2003 [70] K Furuno, H Akamatsu, "Microstructural development in equal-channel angular pressing using a 608 die," Acta Materialia, vol 9, no 52, pp 24972507, 2004 [71] A Azushima, K Aoki, "Properties of ultrafine-grained steel by repeated shear deformation of side extrusion process," Materials Science and Engineering, Vols 1-2, no A377, pp 45-49, 2002 [72] A Rosochowski, "Numerical and physical modeling of plastic deformation in 2turn equal channal angular extrusion," Journal of Materials Processing Technology, no 125-126, pp 309-316, 2002 [73] H Utsunomiya, K Hatsuda, "Continuous grain refinement of aluminum strip by conshearing," Materials Science and Engineering, Vols 1-2, no A372, pp 199206, 2004 [74] J.C Lee, J.Y Suh, "Work-softening behavior of the ultrafine grained Al Alloy proccessed by high-strain-rate, dissimilar-channel angular pressing," Metallurgy and Materials Transactions, vol 3, no 34A, pp 625-632, 2003 [75] G.J Raab, R.Z Valiev, "Continuous processing of ultrafine grained Al by ECAP-conform," Materials Science and Engineering, Vols 1-2, no A382, pp 30-34, 2004 [76] A Azushima, K Aoki, "Development of ECAE process for reducing friction," Proceedings of Japanese Spring Conference on Technology of Plasticity, pp 56, 2007 [77] J.P Mathieu, S Suwas, "A new design for equal channel angular extrusion," Journal of Materials Processing Technology, no 173, pp 29-33, 2006 [78] O.N Senkov, S.V Senkova, "Compaction of amorphous aluminum alloy powder by direct extrusion and equal channel angular extrusion," Materials Science and Engineering, Vols 1-2, no A393, pp 12-21, 2005 [79] K Xia, X Wu, "Black pressure equal channel angular consolidation of pure Al particles," Scripta Materialia, vol 11, no 53, pp 1225-1229, 2005 [80] N Tsuji, Y Saito, "ARB (Accumulative roll-binding) and other new techniques to produce bulk ultrafine grained materials.," Advanced Engineering Materials, vol 5, no 5, pp 338-344, 2003 [81] Y Saito, N Tsuji, "Ultra-fine grained bulk aluminum produced by accumulative rolling bonding (ARB) process," Scripta Materialia, vol 9, no 118 39, pp 1221-1227, 1998 [82] Y Saito, H Utsunomiya, "Novel ultra-high straining process for bulk materialsdevelopment of the accumulative roll-bonding (ARB) process," Acta Materialia, vol 2, no 47, pp 579-583, 1999 [83] S.H Lee, Y Saito, "Role of shear strain in ultragrain refinement by accumulative roll-bonding (ARB) process," Scripta Materialia, vol 4, no 46, pp 281-285, 2002 [84] T.C Lowe, R.Z Valiev, "Investigations and applications of Severe Plastic Deformation," High Technology, vol 80, 1999 [85] R.Z Valiev, N.A Krasilnikov, "Plastic deformation of alloys with submicrongrained structure," Materials Science and Engineering, no A137, pp 35-40, 1991 [86] M.D Chapetti, H Miyata, "Fatigue strength of ultra-fine grained steels," Materials Science and Engineering, no A381, pp 331-336, 2004 [87] R.Z Valiev, V.Y Gertsman, "Grain boundary structure and properties under external influences," 1986 [88] A.P Zhilyaev, K Oh-ishi, "Microstructural evolution in commercial purity aluminum during high-pressure torsion," Materials Science and Engineering, no A410-411, pp 277-280, 2005 [89] A Rosochowski, M Rosochowska, "Severe plastic deformation by incremental angular splitting," Journal of Materials Science, no 48, pp 4557-4562, 2013 [90] J.E Beigelzimer et al., "Continuum model of the structural inhomogeneous prous body and its application for the study of stability and viscous fracture of materials deformed under pressure," 1994 [91] I.V Alexandrov, Y.T Zhu, "Consolidation of nanometer sized powders using severe plastic torsional straining," Nanostructured Materials, vol 10, pp 45-54, 1998 [92] A Rosochowsky, Severe plastic deformation technology, Whittles publishing, 2017 [93] V.M Segal, "Mechanics of continuous equal-channel angular extrusion," Journal of Materials Processing Technology, no 210, pp 542-549, 2010 [94] K Xia, "Consolidation of particles by severe plastic deformation: Mechanism and applications in processing bulk ultrafine and nanostructured alloys and composites," Advanced Engineering Materials, vol 8, no 12, pp 724-729, 2010 119 [95] B Kolmogorov, Mekhanika Metallurgia, 1986 Obrabotki Metallov Davleniem, Moskva [96] M.L Beruxteina, Metallovedenie i termitreskaia obrabotka stali-spravotrik (in Russia), Tom 1,2,3, Moskva: Moskva Metallurgia, 1991 [97] V.V Rubin, "Large plastic deformation and fracture of metal," Metallurgy, 1986 [98] Nguyễn Trọng Giảng, Thuộc tính học vật rắn, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2004 [99] Nguyễn Tất Tiến, Lý thuyết biến dạng dẻo, Nhà xuất giáo dục, 2004 [100] Lê Công Dưỡng, Vật liệu học, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1996 [101] Đỗ Minh Nghiệp, Trần Quốc Thắng, Độ dẻo độ bền kim loại, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2011 [102] M Storozev, Theory of metalworking by pressure "machine-manufacture", Moscow, 1971 [103] A Hasani et al., "Principles of non-equal channel angular pressing," Journal of Materials Science and Technology, vol 132, 2010 [104] V Segal, "Slip line solution, deformation mode and loading history during equal channel angular extrusion," Materials Science and Engineering, no A345, pp 36-46, 2003 [105] Y Iwahashi, J Wang, "Principle of equal-channel angular pressing for the processing of ultra fine grained materials," Scripta Materialia, vol 35, pp 143146, 1996 [106] V.M Segal et al., "Apparatus and method for deformation processing of metals, ceramics, plastic and other materials," US Pt 400 633, 1995 [107] Tetsuo Aida et al., "Estimating the equivalent strain in equal-channel angular pressing," Scripta mater, no 44, pp 575-579, 2001 [108] A.M Laptev et al., "Analysis of equal channel angular extrusion by upper bound method and rigid block model," 2013 [109] Y Beigelzimer, "Grain refinement versus voids accumulation during severplastic deformation of polycrystals: mathematical simulation," Mechanics of materials, no 37, pp 753-767, 2005 [110] D.N Lee, "An upper-bound solution of channel angular deformation," Scripta mater, no 43, pp 115-118, 2000 [111] M.Y Gutkin et al., "Theoretical models of plastic deformation processes in 120 nano-crystalline materials," 2001 [112] A.V Tretiacov, V.I Ziuzin,, "Mechanical properties of metal and alloys in metal working," Metallurgy, 1973 121 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Hình chụp Chày ép Khn – Áo khn 123 Phụ lục 2: Hình chụp khn ghép 124 Phụ lục 3: Hình chụp khn liền khối 125 Phụ lục 4: Ảnh hiển vi điện tử tán xạ ngược mẫu Cu99,9 ECAP lần 126 Phụ lục 5: Ảnh sau tẩm thực Al7075 ECAP lần 127 Phụ lục 6: Ảnh tổ chức tế vi Al7075 ECAP lần 128 Phụ lục 7: Cơ tính mẫu Cu99,99 Al7075 sau lần ECAP 129 122 ... 12 1.4.1 Các kỹ thuật biến dạng dẻo mãnh liệt .12 1.4.2 Đặc điểm chung kỹ thuật biến dạng dẻo mãnh liệt .18 1.5 Khả ứng dụng thực tế công nghệ biến dạng dẻo mãnh liệt 19 vii 1.6 Kết... làm thí nghiệm luận án, ép nhiều loại vật liệu với kích thước khác Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu  Nghiên cứu trạng thái ứng suất – biến dạng vật liệu vùng biến dạng dẻo, ... thấp làm cho kích thước hạt trung bình vật liệu kim loại giảm xuống đáng kể làm cho tính chất chúng thay đổi Q trình tăng biến dạng làm cho hạt nhỏ, nhiên kim loại hợp kim thông thường biến dạng