本文主要先介绍大塑性变形、高压扭转法以及反挤压并引出要研究的旋挤工艺。 然后利用 3D 有限元模拟软件 DEFORM 对旋挤工艺模拟所得的场量如等效应力、 等效应变、温度以及载荷进行分析，来研究几个因素如上模旋转速度、摩擦系数、 上模的结构等对旋挤过程中工件变形程度的影响规律。探索这些影响规律为今后旋 挤工艺试验研究提供参数设置的参考依据，并为后期的工装设计提供依据。论文网

1。2  大塑性变形简介

随着各种高科技行业的迅猛发展，国家对于塑性产品的需求日益增加。塑性加 工技术所具备的高生产效率、高产品质量、节约成本等优势使其成为现今制造技术 的重要发展方向。而诸如航空航天、军事、交通工具等领域对高性能金属材料的需 求日益增长，制备高强度比以及良好塑性的材料成为各国材料科学的研究热点。作 为一项能提高材料性能的工艺技术，大塑性变形加工法由此迅速发展起来。而现今 人们对大塑性变形对于材料性能的影响越来越感兴趣，并在研究过程中选用各种不 同的方法来产生大塑性变形。

大塑性变形又被称为强烈塑性变形法，是俄罗斯科学家 R。 Z。 Valiev 等人[1]在 20 世纪 90 年代提出来的，是一种通过机械方法制备块体超细晶材料的较新形塑性加 工技术。具体来说即是通过让材料在准静态压力作用下发生剧烈变形，从而将材料 晶粒尺寸细化到非常细微甚至达到纳米级别尺寸的方法。和传统使用的塑性变形有 着明显的不同，虽然传统塑性变形加工也能通过对材料施加塑性变形而细化材料组织、改善材料性能，但是变形有限。相比而言，大塑性变形的优势体现在能使加工 的材料晶粒细化更加细微，并且所加工的块体材料上不会有残余孔隙，而且工件产 生比较大的应力应变的同时最大体积不会发生很大变化。由于具备了各个方面的优 势，很多大塑性变形方法不断地被提出并被运用到实践中。具体来讲，大塑性变形 具有以下特点[2]：

（1）塑性变形的温度相对而言比较低，比金属材料再结晶温度还小，在 0。4 倍 熔点以下；

（2）较大的准静态压力被施加在材料上，从而使其在较低温度下也能够发生 比较大的塑性剪切变形；

（3）材料在高压下发生的比较大的塑性变形其应变累积在 5 以上；

（4）材料需要重复变形才能累积比较大的塑性变形量，而大塑性变形过程一 般不影响试件的尺寸，因而可以重复变形；

（5）试样的表面和内面不能产生裂纹或者其他破坏，试样整体性和连续性的 保持得以实现。

大塑性变形法中比较具有代表性的有两种，分别为高压扭转和等通道转角挤压 法，还有一些不是很常用的比如：叠轧合技术、往复挤压、反复折皱-压直法、往复 挤压、涡流挤压、循环向前向后挤压等。

1。3  高压扭转工艺

1。3。1  高压扭转工艺简介

高压扭转是指在工件高度方向上施加一个压力的同时，通过主动摩擦而给材料 施加一个横截面方向的扭矩，使得试件发生切向剪切变形和轴向压缩变形的特殊的 塑性成形工艺[3-5]。其基本原理如图 1-1 所示[6]，图 1-1（a）所示为非限制型，如图 1-1（b）所示为限制型以及如图 1-1（c）所示为半限制型。高压扭转的实质目的是 为了达到降低法向应力从而提高非致密材料的焊接可能性，并且要促使材料发生较 大的变形，细化组织得到亚微米甚至纳米级的细晶材料[7]；或者改善非致密体内部 孔隙，增大工件致密度，细化内部组织；因而需要控制模具与材料接触面的摩擦力， 将有害摩擦变为有益的摩擦从而增大材料内部剪切变形程度，从而使得到的零件材 料有着更好的力学性能。