在高压扭转（HPT）工艺中，超高压液压系统和硬质合金砧座作为一个同步单元工作，以诱导严重的塑性变形。液压系统施加巨大的静水压力（高达6 GPa）来约束样品，而旋转的硬质合金砧座同时产生强烈的剪切应变，以细化材料的微观结构。
核心要点 HPT的有效性依赖于压缩和旋转之间的精确平衡。液压压力抑制材料失效（开裂），这使得旋转砧座能够将晶粒细化到纳米级，而不会破坏样品的整体完整性。
液压系统的作用
建立静水压力
液压系统的主要功能是产生巨大的力，施加高达6 GPa的静水压力。
该压力垂直施加到样品盘上，将其压缩在两个砧座之间。
抑制材料失效
施加这种极端压力会产生一个准约束状态。
通过在高压下约束材料，该系统有效地防止样品开裂或断裂。
这对于加工在应力下会变得易碎的材料至关重要，确保它们在变形过程中保持整体完整性。
硬质合金砧座的功能
产生剪切应变
当液压系统将样品保持在压力下时，硬质合金砧座通过旋转执行主动变形工作。
砧座表面与样品之间的摩擦将这种旋转转化为材料内部的严重剪切应变。
驱动微观结构演变
这种剪切力是晶粒细化的引擎。
随着砧座的旋转，它们将材料的晶粒尺寸减小到纳米级（对于316L不锈钢，约为115 nm）。
同时，这种作用显著增加了位错密度，改变了材料的基本性能。
理解操作的权衡
“准约束”的必要性
该工艺在“准约束”状态下运行，而不是完全密封状态。
这意味着允许少量材料流动，这对于维持静水压力平衡是必要的，但需要精确的对准以防止过度的材料损失。
压力与脆性
施加的液压存在一个临界阈值。
如果静水压力不足，砧座的剪切力将导致脆性开裂，特别是对于ZK60镁等敏感合金。
压力必须足够高，才能迫使材料表现出塑性行为而不是断裂。
对材料加工的影响
针对您的目标优化HPT
- 如果您的主要重点是实现纳米级晶粒结构：优先考虑砧座的旋转剪切能力，因为这会驱动位错密度增加和晶粒细化（例如，达到约115 nm）。
- 如果您的主要重点是加工脆性或难变形合金：专注于液压系统维持稳定、超高静水压力（高达6 GPa）的能力，以抑制开裂并确保塑性应变累积。
高压扭转的成功在于利用压力实现自然界否则会禁止的变形。
总结表：
| 组件 | 主要功能 | 关键性能结果 |
|---|---|---|
| 液压系统 | 施加静水压力（高达6 GPa） | 抑制材料失效和脆性开裂 |
| 硬质合金砧座 | 旋转运动和摩擦 | 驱动严重的剪切应变和晶粒细化 |
| 协同作用 | 准约束变形 | 实现纳米级微观结构（约115 nm） |
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参考文献
- Shahir Mohd Yusuf, Nong Gao. Influence of High-Pressure Torsion on the Microstructure and Microhardness of Additively Manufactured 316L Stainless Steel. DOI: 10.3390/met11101553
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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