在等通道角挤压（ECAP）过程中，高性能高温润滑剂是必不可少的，因为它们能极大地降低合金样品与挤压通道壁之间的摩擦系数。没有这种关键的屏障，巨大的压力和热量会导致严重的载荷波动、材料变形不均以及精密模具的快速损坏。
核心见解：在ECAP的极端环境下，润滑不仅仅是为了便于移动；它是一种结构性必需品，能够稳定挤压压力（高达1020 MPa），以保证材料性能的均匀性并保护昂贵的设备。
摩擦管理的作用
克服极端阻力
ECAP工艺涉及将金属通过狭窄的模具通道挤压，以诱导严重的塑性变形。这自然会产生巨大的阻力。
高性能润滑剂能缓解这种阻力，即使在高达1680 kN的力下，也能使液压机保持连续运行。
稳定工艺载荷
摩擦很少是恒定的；没有适当的润滑，就会导致“粘滑”行为。
这会导致压力机施加的载荷出现危险的波动。润滑剂可以平滑这些相互作用，确保挤压压力保持稳定和可预测。
对材料质量的影响
确保均匀变形
为了使ECAP成功，材料必须在整个样品中经历均匀的严重塑性变形。
高摩擦会导致材料表面与模具壁发生拖拽，而核心移动得更快。
润滑消除了这种拖拽，确保应变均匀分布在合金的整个横截面上。
防止表面缺陷
当摩擦失控时，材料可能会粘附在模具上，导致撕裂或表面缺陷。
强大的润滑膜起到保护作用，确保挤压出的合金保持高质量的表面光洁度。
设备寿命和保护
保护精密模具
ECAP模具的内壁在高温下会承受高达1020 MPa的压力。
在这些条件下直接的金属对金属接触会导致快速的磨损。
润滑剂形成一层牺牲层，防止合金刮伤模具，显著延长这些精密工具的使用寿命。
理解操作风险
润滑失效的后果
关键在于理解标准润滑剂无法在这种环境下生存。
如果润滑剂在极端高温或压力下失效，摩擦系数会立即飙升。
这可能导致液压机停机、工件损坏无法修复，或模具组件发生灾难性故障。
优化您的ECAP工艺
为了在热挤压中获得一致的结果，请根据您的具体操作重点来选择润滑策略：
- 如果您的主要关注点是材料均匀性：优先选择具有最高热稳定性的润滑剂，以防止表面拖拽并确保晶粒结构均匀细化。
- 如果您的主要关注点是设备寿命：选择专门配制的润滑剂，以承受超过1000 MPa的压力，在样品和模具壁之间形成强大的屏障。
- 如果您的主要关注点是工艺稳定性：专注于提供恒定摩擦系数的润滑剂，以最大限度地减少载荷波动并降低液压机的应力。
ECAP的成功取决于在不屈服于摩擦的破坏力的情况下维持极端压力的能力。
总结表：
| 关键挑战 | 润滑的作用 | 操作效益 |
|---|---|---|
| 极端摩擦 | 降低样品与壁之间的摩擦系数 | 在高载荷（1680 kN）下实现平稳的材料流动 |
| 载荷波动 | 消除挤压过程中的“粘滑”行为 | 稳定挤压压力并防止压力机停机 |
| 材料拖拽 | 确保应变在横截面上均匀分布 | 保证晶粒均匀细化和表面质量 |
| 模具磨损 | 在1020 MPa下形成牺牲屏障 | 保护精密模具免受快速磨损和失效 |
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参考文献
- Przemysław Snopiński, Michal Kotoul. Investigation of Microstructure and Mechanical Properties of SLM-Fabricated AlSi10Mg Alloy Post-Processed Using Equal Channel Angular Pressing (ECAP). DOI: 10.3390/ma15227940
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
