二硫化钼（MoS2）在铜坯的等通道角挤压（ECAP）过程中充当关键的界面改性剂，主要作用是降低软铜与硬工具钢模具之间的摩擦系数。通过涂覆一层薄薄的这种润滑剂，可以显著降低接触压力，从而直接减小挤压材料所需的液压冲压力。此过程对于防止坯料粘附在模具壁上并确保设备结构完整性至关重要。
通过降低界面的接触压力，MoS2不仅保护了工具并降低了能耗，还确保了铜在无表面损伤或粘连的情况下发生均匀变形。
优化工艺力学
ECAP工艺涉及对材料进行严重的塑性变形。如果没有有效的润滑，该工艺的力学将变得效率低下且可能具有破坏性。
降低所需力
MoS2的主要功能是降低摩擦系数。
通过降低模具-坯料界面的阻力，润滑剂显著降低了液压设备所需的冲压力。
降低接触压力
在挤压过程中，铜与钢模之间的界面承受着巨大的应力。
MoS2充当一个降低接触压力的屏障。这种缓解措施对于在高压环境下维持稳定的工艺条件至关重要。
保护设备和材料完整性
工件与工具之间的相互作用决定了ECAP工艺的成功。MoS2同时充当两者的保护剂。
最大限度地减少工具磨损
摩擦是挤压模具退化的主要原因。
MoS2通过防止直接的金属对金属接触来最大限度地减少工具磨损。这延长了定制工具钢模具的使用寿命，降低了维护成本和停机时间。
防止部件粘连
铜是一种相对较软的金属，容易粘附在较硬的工具表面上。
润滑剂可防止坯料粘在模具内部。这确保了样品表面完好无损，并防止了由于卡死引起的灾难性工艺故障。
增强材料变形
除了保护作用外，润滑剂在最终材料微观结构的质量方面也起着复杂的作用。
改善应力分布
为了使ECAP有效，必须一致地施加应力。
MoS2改善了接触表面的应力分布。这可以防止可能导致材料失效或开裂的局部应力集中。
确保均匀应变
ECAP的目标是均匀的晶粒细化。
通过促进材料的平稳流动，润滑剂确保了更均匀的应变分布。这使得铜坯在其整个横截面上具有一致的机械性能。
理解权衡
虽然MoS2非常有效，但依赖润滑会引入必须管理的特定工艺变量。
应用一致性
参考文献强调了“薄层”的应用。
如果润滑剂施加不均匀，可能导致整个坯料长度上的摩擦系数不一致。这种变异性可能导致变形不均匀或局部表面缺陷。
操作限制
MoS2因其能够承受高温和高压条件而被选用。
然而，未能监控这些条件可能导致润滑剂分解。如果工艺参数超过润滑剂的热稳定性，保护层将失效，导致模具立即损坏和样品粘连。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地发挥MoS2在ECAP工艺中的优势，请将您的应用策略与您的特定项目约束相结合。
- 如果您的主要重点是设备寿命：优先考虑MoS2的一致应用，以最大限度地减少磨损，延长工具钢模具的使用寿命。
- 如果您的主要重点是材料均匀性：确保润滑剂层均匀，以保证整个铜坯的均匀应力分布和一致应变。
正确应用MoS2可以将高摩擦的机械挑战转化为受控、高效的工艺，从而产生优越的材料性能。
总结表：
| 功能 | 主要益处 | 对工艺的影响 |
|---|---|---|
| 减少摩擦 | 降低冲压力 | 减少能耗和液压负载 |
| 界面屏障 | 防止粘连/附着 | 保护样品表面并避免模具卡死 |
| 压力缓解 | 降低接触压力 | 延长工具钢模具和设备的使用寿命 |
| 流动促进 | 均匀应力分布 | 确保均匀的晶粒细化和应变 |
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参考文献
- Paula Cibely Alves Flausino, Paulo Roberto Cetlin. The Structural Refinement of Commercial‐Purity Copper Processed by Equal Channel Angular Pressing with Low Strain Amplitude. DOI: 10.1002/adem.202501058
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
