利用傾斜軋制控制板材和片材織構的方法和設備與流程

2023-06-03 07:09:46 2

利用傾斜軋制控制板材和片材織構的方法和設備本申請是申請日為2008年8月6日、申請號為200880101947.4、發明名稱為「利用傾斜軋制控制板材和片材織構的方法和設備」的發明專利申請的分案申請。技術領域本發明涉及加工方法和設備，用於製造具有剪切織構或最小厚度方向織構梯度或這二者的板材和片材。

背景技術：
板材或片材的結晶織構在許多應用場合扮演著重要角色。結晶織構對於用於沉積薄膜的濺射靶的性能而言至關重要，這是因為濺射速率取決於結晶織構。由具有非均勻結晶織構的濺射靶沉積薄膜的均勻度不能令人滿意。只有在整個體積內都具有均勻織構的板材才能獲得最佳性能。靶中晶粒的濺射速率取決於晶粒的晶面相對於表面的取向(參看Zhang等人的「EffectofGrainOrientationonTantalumMagnetronSputteringYield」,J.Vac.Sci.Technol.A24(4),2006年7/8月刊)；相對於板材法向的每個取向的濺射速率是不同的。另外，某些結晶方向是濺鍍原子飛行的優選方向(參看Wickersham等人的「MeasurementofAngularEmissionTrajectoriesforMagnetron-SputteredTantalum」,J.ElectronicMat.,Vol34,No12,2005)。濺射靶的晶粒是如此之小(典型地具有50-l00μm直徑)，因而任何單個晶粒的取向都沒有顯著作用。然而，在大區域內(大約5cm至10cm直徑的區域)的織構可能就會有顯著作用。因此，如果靶表面上的一個區域內的織構不同於任何其它區域內的織構，所產生的膜的厚度難以在整個基板上都是均勻的。另外，如果某個表面區域內的織構不同於靶板材的同一區域在某個深度處的織構，在後續基板(在靶被使用或腐蝕到該深度後)上產生的膜的厚度容易不同於第一基板上產生的膜的厚度。這樣，只要一個區域中的織構類似於任何其它區域中的織構即可，而織構是什麼織構並不重要。換言之，每個晶粒的111晶向平行於板材法向方向(ND)的靶板材不比每個晶粒的100晶向平行於ND的靶板材更好或更差，也不比由100、111和其它晶向的晶粒的混合體構成的靶板材更好或更差，只要混合體中的比例在不同區域之間保持恆定即可。膜厚度的均勻度也是重要的。對於集成電路，舉例來說，它們幾百個在矽晶片上同時產生，在某個點太薄的膜將不能提供重複的擴散屏蔽膜，而在另一點太厚的膜將擋住通孔或溝，或者如果是在後續步驟中將被去除的區域，則可能導致無法去除。如果沉積膜的厚度不在設計者規定的範圍內，則器件可能無法裝配使用，並且從製造直至測試階段的全部成本都浪費了，因為通常不可能進行修復或改造。如果靶不具有均勻織構，並且因此而不提供可預測的均勻濺射速率，則利用現有技術水平的濺鍍設備，不可能控制基板上的某點到另一點的厚度變化。利用測試件，可實現在基板與基板之間、靶與靶之間局部的而非全局的厚度變化控制。然而，利用測試件，是耗時且高成本的。對於根據現有技術製造的靶，靶板材的織構中的非均勻度會導致在濺射速率(定義為對應於每個入射氬離子從靶上打下的鉭原子的平均數量)方面的不可預期性或可變性，導致產生在特定基板上的膜的厚度變化，以及不同基板之間、不同靶之間的膜厚度變化。結晶織構還會影響材料的機械性能。這是因為各向異性材料的單晶的機械性能在沿不同方向測試時存在差異。儘管單晶材料在各種場合被使用，但實際中使用的大多數材料是由許多晶粒構成的多晶的。如果形成多晶的晶粒具有優選取向(即結晶織構)，則材料趨向於表現為類似於具有相似取向的單晶。材料的可成型性取決於材料的機械性能，而機械性能又在很大程度上取決於結晶織構。其它材料特性例如磁滲透性也會受到結晶織構的影響。例如，結晶織構是影響晶粒取向矽鋼的性能的重要因素，矽鋼主要用作變壓器和其它電機的鐵心。改進的磁特性，例如晶粒取向矽鋼的高磁滲透性，導致能量節約。為實現良好的磁特性，晶粒取向矽鋼應當具有強//ND和//RD(軋制方向)織構(高斯取向)，這樣就容易沿軋制方向磁化。材料被塑性變形時會產生結晶織構，並且塑性變形只會沿著那些在變形過程中變成活性的滑移系統（滑移系統）發生。法向和剪切應變成分，以及其它參數例如溫度，決定了哪個滑移系統變成活性的。滑移系統的活性化導致晶粒朝向特定取向轉動，從而產生結晶織構。材料最終的結晶織構主要取決於初始織構和材料中發生的應變。例如，當板材在平面應變條件下軋制時，材料沿板材的厚度方向同時經受剪切和法向應變。剪切應變的量沿板材的厚度方向顯著變化。由於傳統軋制工藝的對稱性，板材的中間厚度處不會經受任何剪切應變，而離開中間厚度處的部位同時經受剪切和法向應變。因此，板材中間厚度處的織構顯著不同於其它部位。沿板材厚度方向的織構非均勻度被稱作"厚度方向織構梯度"。傳統軋制產生的板材或片材具有很強的厚度方向織構梯度。厚度方向織構梯度和織構主要成分可能基於參數而顯著改變，這些參數是在傳統軋制中被改變和控制的參數，例如每個軋制道次的厚度減薄率和軋制道次之間的轉動。在傳統軋制中，某些織構成分，即"軋制織構"成分，成為主體成分。體心立方（BCC）金屬的軋制織構成分不同於在體心立方金屬經受剪切應變時形成的"剪切織構"成分。當經受剪切應變時，體心立方金屬中的晶粒朝向//ND轉動。對於面心立方（FCC）金屬可觀察到幾乎相反的行為，即在經受剪切應變時，將導致//ND和//ND變為主體織構成分。工件中引起的應變越大，所產生的剪切織構越強。在具有完美隨機織構的材料(面心立方或體心立方)中，10.2%的體積(和10.2%的晶粒數量)具有相對於ND成15度範圍內的軸線，另外的13.6%的體積具有相對於ND成15度範圍內的軸線，並且還有20.4%的體積具有相對於ND成15度範圍內的軸線。因此，面心立方材料如果超過10.2%的體積具有相對於ND成15度範圍內的軸線，並且超過13.8%的體積具有相對於ND成15度範圍內的軸線，則被認為具有剪切織構。體心立方材料如果超過20.4%的體積具有相對於ND成15度範圍內的軸線，則被認為具有剪切織構。已知更高的塑性應變率(r值)能夠提高金屬的可成型性，並且，具有主體//ND織構成分的體心立方或面心立方金屬具有更高的塑性應變率(r值)。因此，以//ND作為主體成分之一的剪切織構對於提高面心立方金屬的可成型性是理想的。將傳統(對稱)軋制切換為非對稱軋制工藝，可能會改變沿板材或片材厚度方向的剪切應變量。沿厚度方向的剪切應變總量能夠增加，更具體地講，中間厚度處可以經受一定量的剪切應變，而這在傳統軋制中是不可能的。現有技術非對稱軋制方法包括使用具有不同直徑的軋輥，具有不同轉速的軋輥，和具有不同表面特性以導致工件頂表面和頂部軋輥之間的摩擦係數與工件底表面和底部軋輥之間的摩擦係數不同的軋輥。由於恆定地控制摩擦係數中的難度，具有不同的頂部和底部摩擦係數的非對稱軋制是難以實現的，並且在這裡不再進一步討論。前面這些現有技術方法也可被用於減小厚度方向織構梯度。應用上述類型的非對稱軋制以產生剪切織構和最小化織構梯度在現有技術被描述過。例如請參看Field等人的「MicrostructuralDevelopmentinAsymmetricProcessingofTantalumPlate」,J.ElectronicMat.,Vol34,No12,2005；Sha等人的「Improvementofrecrystallizationtextureandmagneticpropertyinnon-orientedsiliconsteelbyasymmetricrolling」,J.MagnetismandMagneticMat.,Vol320,2008；Lee和Lee的「Analysisofdeformationtexturesofasymmetricallyrolledsteelsheets」,Internat.J.Mech.Sci.,Vol43,2001；Lee和Lee的「TexturecontrolandgrainrefinementofAA1050Alalloysheetsbyasymmetricrolling」,Internat.J.Mech.Sci.,Vol50,2008；Jin等人的「EvolutionoftextureinAA6111Alalloyafterasymmetricrollingwithvariousvelocityratiosbetweentopandbottomrolls」,Mat.Sci.andEng.,Vol465,2007；Jin等人的「ThereductionofplanaranisotropybytexturemodificationthroughasymmetricrollingandannealinginAA5754」,Mat.Sci.andEng.,Vol399,2005；Kim等人的「Formationoftexturesandmicrostructuresinasymmetricallycoldrolledandsubsequentlyannealedaluminumalloy1100sheets」,J.Mat.Sci.,2003；Zhang等人的「Experimentalandsimulationtexturesinanassymmetricallyrolledzincalloysheet」,ScriptaMaterialia,Vol50,2004；以及Kim等人的「TextureandmicrostructurechangesinasymmetricallyhotrolledAZ31magnesiumalloysheets」,Mat.Lett.59,2005。上面描述的非對稱軋制方法通過在頂部和底部軋輥直徑或頂部和底部軋輥速度方面採用非對稱性而沿板材的厚度方向引入一些量的剪切應變。隨著頂部和底部軋輥的軋輥直徑或軋輥速度比增加，引入板材的剪切應變增加，但這些比例以及可利用這些方法引入的剪切應變的量在實際中受到限制。

技術實現要素：
為此，本發明提供了用於控制材料結晶織構以改進相關材料特性並且提高材料性能的軋制設備和方法。本發明能夠引入對沿板材或片材厚度方向的剪切應變量的控制，這會導致板材和片材具有最小厚度方向織構梯度。濺射靶中的最小厚度方向織構梯度能夠改進所產生的膜的厚度的可預見性和均勻度，並且因此而使得更容易使用靶。引入剪切應變還能提供這樣的剪切織構，其導致材料例如面心立方金屬的更好的可成型性，這會在許多行業中廣泛採用的成型操作中增加產量且減小加工成本。改進的剪切織構還能夠改進材料例如晶粒取向矽鋼的磁特性(即磁滲透性)。當晶粒取向矽鋼被用作變壓器和其它電機的鐵心時，改進的磁特性導致能量節約。在本發明中，工件(板材或片材)繞平行於軋機中的軋輥軸線的軸線傾斜規定的角度(傾斜角度)。所述傾斜工件被進給到軋輥之間，並且在整個軋制道次中進料傾斜角度被維持。如這裡所示用的，這一工藝被稱作"傾斜軋制"。作為傾斜軋制的結果，材料沿工件厚度方向被剪切。利用所述傾斜角度以及傳統軋制控制中常用的其它軋制參數，剪切應變的量可被控制。多道次被用於將工件的厚度減小至期望值。傾斜軋制可以通過專門設計的軋機實現，該軋機具有可被傾斜至不同角度的輸送帶。在一個實施方式中，所述傾斜的輸送帶是軋機的整體部件。這允許利用軋機以很快的切換速度進行傳統軋制和傾斜軋制。在另一實施方式中，傾斜軋制還能如此在傳統軋機中實現，即藉助於可被容易安裝在軋機上、而不需要有大的改動的夾具。在這個實施方式中，設備的初始投資很小，並且軋機可被用於傳統和傾斜軋制這二者，但切換時間大於上面描述的專門設計的軋機。然而，在這兩個實施方式中，在傳統和傾斜軋制之間相對短的切換時間提供了製造柔性，這與其它要求較長切換時間、從而導致設備的停機時間較長的非對稱軋制工藝不同。為此，在一個方面，本發明提供了一種軋制金屬板材或片材的方法，該方法包括下述步驟：將板材或片材以水平面上方或下方2-20度之間的角度進給到軋機的軋輥之間。在另一方面，本發明提供了一種用於以一角度軋制金屬板材或片材的設備，該設備包括軋機，所述軋機具有在水平面上方或下方以2和20度之間的角度傾斜的傾斜加料臺。通過附圖、詳細描述以及權利要求，本發明的這些以及其它方面可以更清楚地展現出來。附圖說明下面將參照附圖進一步詳細描述本發明，在附圖中：圖1是顯示了a)在單步軋機和b)在多步軋機中傾斜軋制板材的實施方式的示意圖。圖2(a)、2(b)和2(c)是描繪(a)具有不同軋輥直徑的非對稱軋制、(b)具有不同軋輥速度的非對稱軋制和(c)傾斜軋制的有限元建模的示意圖。圖3是示出了在直徑比為1<DR<4、速比為1<SR<4且以傾斜角度0度<TR<15度進行傾斜軋制的非對稱軋制的單道次(5%厚度減薄率)中累積剪切與法向應變之比的曲線圖。圖4是示出了沿工件厚度方向的不同部位單道次軋制的累積剪切與法向應變之比的曲線圖。這些部位是頂表面(TS)，頂表面和中間厚度處之間的中點(TQ)，中間厚度處(MT)，中間厚度處和底表面之間的中點(BQ)，和底表面(BS)。該曲線圖被描繪出以便揭示不同減薄率的作用。圖5是示出了在表面(S)、表面與中間厚度處之間的中點Q和板材中間厚度處(M)的平均累積剪切與法向應變之比的曲線圖。圖5中的S處的值是圖4中的TS和BS處的值平均後得到的，圖5中的Q處的值是圖4中的TQ和BQ處的值平均後得到的。圖5中的M處的值等同於圖4中的MT處的值。圖6是顯示使得在軋制的工件中從2"至0.25"厚度的織構梯度最小化的最佳減薄率的示意圖。圖7是以捲曲度量化地示出了工件捲曲行為的曲線圖，該捲曲度是工件在軋制之後的曲率半徑的倒數。厚度減薄率對不同厚度工件的作用被示出。圖8是專門設計的具有傾斜輸送帶、用於傾斜軋制的軋機的示意圖。圖9是安裝在傳統軋機上的傾斜軋制設備的代表性實施方式的示意圖。圖10是顯示工件被引入軋輥時的示意圖。"完美送入"位置被示出。在完美送入位置，工件同時接觸頂部和底部軋輥。具體實施方式在本說明書和權利要求書中所使用的數字，包括那些在實施例中使用的，除非另加說明，所有數字都可被解讀為如同在其前面帶有文字「大約」，不論該文字是否真正出現。另外，這裡記載的任何數值範圍應被解讀為涵蓋了包含其中的所有子範圍。A：傾斜軋制工藝本發明的傾斜軋制工藝，如示於圖1中的兩個實施方式，其中圖1a示出了單步軋機、圖1b示出了多步軋機，提供了向工件中引入剪切應變的改進方法。在所述傾斜軋制工藝中，利用傾斜加料臺(4a-f)或傾斜輸送帶，工件(3)被以進料傾斜角度進給到軋機的軋輥(1)和(2)中。在整個軋制過程中進料傾斜角度被維持，從而所述傾斜加料臺或傾斜輸送帶可防止工件後緣變為水平。通過調節參數例如傾斜角度和每個道次之後的厚度減薄率，可以控制因傾斜軋制而沿材料的厚度方向引入的剪切應變量，如下面所解釋。利用本發明的方法控制工件中剪切應變量的能力，允許在板材或片材中實現兩個類型的特殊織構：1)最小厚度方向織構梯度，2)沿工件厚度方向的剪切織構。角度選擇取決於使用者使用所述傾斜軋制工藝的主要目的：最小化厚度方向織構梯度還是產生剪切織構。優選地，在水平面上方或下方的傾斜角度在2和20度之間。為了最小化厚度方向織構梯度，傾斜角度優選地在3和7度之間。為了增加剪切織構，優選地該傾斜角度在10和20度之間。作為一般規律，隨著所述傾斜角度增加，剪切織構可以更有效地引入材料中。然而，在更大的傾斜角度下，厚度方向織構梯度並不肯定減小。對於給定的工件厚度，厚度縮減百分比和傾斜角度應當一起調節，以便實現最小厚度方向織構梯度。為了最優化每個重要參數的仿真方法將在下面詳細給出，並且本領域技術人員可以在仿真的基礎上調節這些參數，以便平衡各種因素並且實現期望的結果，即具有主體剪切織構或最小織構梯度的板材或片材形式的最終產品。所述傾斜角度可以在水平面上方或下方，取決於軋制道次。對於軋制板材(單步軋機)，該角度應當在水平面上方，因為重力的作用會導致工件定位在所述傾斜加料臺上。如果多步軋機被用於軋製片材，所述傾斜角度的方向優選地被交替改向，以便節約豎直方向空間和將傾斜軋制的作用均勻地分布至片材的頂部和底部半體。工件中的應變對於"變形織構(deformationtexture)"具有直接影響，"變形織構"是本領域公知的術語。在材料利用金屬加工方法(本例中為軋制)發生應變後，工件優選被通過將工件溫度提高到再結晶溫度之上而被退火，以便實現再結晶，尤其是當金屬加工過程是在低溫下實施(接近或低於室溫)或在中溫下實施(高於室溫但低於再結晶溫度)時。如果在金屬加工過程中工件達到高於再結晶溫度的溫度，則可能發生動態再結晶，並且金屬加工候的退火步驟可能就不再需要了。在再結晶過程中工件的織構可能會改變，且所產生的織構被稱作"再結晶織構"。然而，工件的再結晶織構在很大程度上與變形織構有關。因此，本發明的傾斜軋制方法的益處可以在低溫、中溫、高溫軋制中體現出了。金屬板材或片材可以傾斜地穿過軋輥一次以上，換言之，穿過2、3、4、5或更多次。軋制道次被重複直至工件的期望厚度被達到。如果相對於工件中間厚度處的對稱織構是期望的，尤其是為了最小化厚度方向織構梯度，厚度縮減百分比應當調節以使得達到最終厚度所需的最小道次數優選至少為四或以上。為了最大減薄率需要考慮的另一因素是軋機上的負載。厚度縮減百分比應當保持低於可能導致軋機過載的減薄率。有限元仿真被用於比較利用本發明的傾斜軋制方法和利用其它非對稱軋制方法軋制的工件中產生的剪切應變級別。有限元仿真允許計算工件中應變的量和方向，這是在試驗中很難實現的。有限元仿真在這裡被用作量化傾斜軋制與其它非對稱軋制方法進行比較的作用的工具。全部仿真使用有限元軟體包Deform2-D，其可購自美國俄亥俄州哥倫布市的ScientificFormingTechnologiesCorp.。首先對單道次軋制初始厚度為0.5"的工件建立仿真。圖2示出了為每個工藝建立的仿真，其中包括軋制的直徑比為4(圖2a)，速比為4(圖2b)，以及以傾斜角度10度傾斜軋制(圖2c)。在一組仿真中，每個軋制道次工件的厚度被減小5%，在另一組仿真中，每個軋制道次工件的厚度被減小10%。摩擦係數0.5和剪切摩擦模型被用於全部仿真中。對於仿真具有不同軋輥速度的軋制，頂部和底部軋輥的直徑設置為16"。較快軋輥(圖2b中的輥1)的旋轉速度設置為1弧度/秒，較慢軋輥(圖2b中的輥2)的旋轉速度基於期望的軋輥速比而變化。對於仿真具有不同軋輥尺寸的軋制，圖2a中的較大軋輥(1)的直徑固定為16"，圖2a中的較小軋輥(2)的直徑基於期望軋輥直徑比而變化。1弧度/秒的旋轉速度被用於具有不同軋輥直徑的軋制。所述傾斜軋制仿真採用軋輥直徑為16"、軋輥速度為1弧度/秒(約10rpm)。摩擦係數、軋輥直徑和軋輥速度定量地影響仿真結果，但從仿真結果為定量評估不同工藝而獲得的結論不會因這些參數的選擇而受到顯著影響。圖2還示出了工件從軋輥出來時是彎曲的，這被稱作捲曲效應。鉭，作為一種體心立方金屬，被選擇為工件材料。需要著重指出，對於不同材料在給定的一組軋制參數設定值下，材料中獲得的剪切應變的量是非常類似的。然而，因剪切應變而產生的織構將基於材料而變化。因此，剪切應變的仿真結果不會受到仿真中選擇的材料的顯著影響。隨著材料經過軋輥，剪切應變會累積。材料在咬入部位沿一個方向剪切，並且隨著材料經過軋制中性點，剪切方向發生改變。通過剪切成分的絕對值的總合，"累積"剪切應變被計算出來。通過平均從工件頂表面至底表面的均勻相隔的五個部位的剪切應變，沿厚度方向的平均累積剪切應變被計算出來。圖3示出了對於初始厚度為0.5"和減薄率為5的不同工藝的單道次軋制的累積剪切與法向應變之比。直徑比(DR)和軋輥速度率(SR)在1-4的範圍內變化。在0-15度的範圍內的傾斜角度(TR)被模擬。直徑(DR)與速度(SR)比為1、傾斜角度(TR)為0的情況等同於傳統軋制。線性插值被用於確定圖3中沒有明確表示出的傾斜角度值、軋輥直徑和軋輥速比時的累積剪切應變。圖3示出了傾斜角度(TR)為5度的傾斜軋制實現的剪切應變類似於採用軋輥直徑比(DR)為1.6時的非對稱軋制所實現的剪切應變。傾斜角度為15度時的傾斜軋制實現的剪切應變類似於軋輥直徑比為2時的非對稱軋制實現的剪切應變。圖3還示出了傾斜角度為5度時的傾斜軋制實現的剪切應變大於軋輥速度率(SR)為4時的非對稱軋制實現的剪切應變。通過任何非對稱軋制方法、包括傾斜軋制而引入的剪切應變量取決於工件的厚度和每個軋制道次的厚度減薄率。例如，如果對於相同厚度(0.5")和更高的減薄率(舉例來說10%)將傾斜軋制與其它非對稱軋制方法作比較，略微不同的結果可從圖3中提供的結果中獲得。當每個軋制道次的厚度縮減百分比為10%時，對於5度傾斜軋制沿厚度方向的平均剪切應變量與由在直徑比為1.65和速比為4時的非對稱軋制獲得的剪切應變量相當。以10度的傾斜角度傾斜軋制所產生的剪切應變類似於直徑比為2時的。根據這些結果，可以總結出，所述傾斜軋制工藝同其它非對稱軋制方法相比（考慮到每種方法的局限性）能夠在材料更有效地引入剪切應變。與直徑比為1.6的非對稱軋制或與軋輥速比為4的非對稱軋制相比，傾斜角度低至5度就能導致相當或更高的剪切應變。對於軋輥直徑為1.6或速比為4的非對稱軋制方法，在軋機中進行的工藝所遇到的實際困難可能是很嚴重的；而直到傾斜角度為15或20度，傾斜軋制也不會遇到實際應用困難。在單道次傾斜軋制中，沿工件厚度方向的剪切應變既非均勻的也非相對於中間厚度處對稱的。圖4示出了以5度的傾斜角度和每個軋制道次5-15%的減薄率進行的傾斜軋制沿工件厚度方向的不同部位實現的剪切應變的有限元仿真結果，即頂表面(TS)、上部四分之一處(TQ)、中間厚度處(MT)、下部四分之一處(BQ)和底表面(BS)。圖4還示出了每個軋制道次減薄率為15%的傳統軋制中的剪切應變。為了將剪切應變均勻地分布至工件的頂部半體和底部半體，工件可以在每個傾斜軋制道次後翻面，或以預定間隔例如每兩個軋制道次後翻面。工件翻面的頻率取決於沿工件厚度方向的剪切應變均勻度的要求。為了最小化厚度方向織構梯度，沿厚度方向的剪切應變的變化應當減小。頂部和底部表面(S)、上下部四分之一處(Q)和中間厚度處(M)的平均剪切應變被描繪於圖5中。在仿真中，傾斜軋制在中間厚度處(M)的剪切應變相對於傳統軋制(TR=0度)的零剪切應變而言明顯增加到一定量值，該量值受減薄率的影響不大，而是類似於表面(S)和四分之一厚度處(Q)。對於0.5"厚的工件，通過採用每個軋制道次6%減薄率且傾斜角度為5度的軋制，厚度方向織構梯度可以最小化。對於固定的傾斜角度，每個軋制道次的最佳減薄率是能夠實現在工件不同厚度處最小化厚度方向織構梯度的減薄率。對於5度的傾斜角度，圖6示出了厚度在0.25"和2"之間的工件的最佳減薄率。利用上面描述的仿真，可以為其它角度確定最佳減薄率。工件在傳統軋制中的捲曲可能是生產中的主要問題，因為捲曲可能導致難以將工件進給到軋輥之間，或是導致工件的前緣在軋機的排放側碰到並損壞輸送帶。除了這些實際困難，捲曲會影響工件中的法向應變被傾斜導致額外的應變和織構非均勻度。隨著工件在軋制中捲曲，因捲曲導致的額外應變會出現在材料中。因捲曲導致的應變靠近表面達到其最大值，並在中間厚度處減小到零。捲曲對織構的影響可以通過將因捲曲導致的最大應變與軋制中的法向應變相比較而進行評估。捲曲也可能出現在傾斜軋制和其它非對稱軋制方法中，除非以下面描述的方式使其最小化。已知在具有不同軋輥速度的非對稱軋制中通過針對某一厚度最優化減薄率來最小化工件捲曲。例如，請參看Shivpuri等人的，「Finiteelementinvestigationofcurlinginnon-symmetricrollingofflatstock」,Int.J.ofMech.Sci,Vol.30,1988；以及Knight等人的「Investigationsintotheinfluenceofasymmetricfactorsandrollingparametersonstripcurvatureduringhotrolling」,J.Mat.Proc.Tech.,Vol.134,2003。一些概念可以應用到傾斜軋制。圖7(對於5度的傾斜角度)中提供的仿真結果顯示出在不同厚度和減薄率下工件離開軋輥時的捲曲度。可注意到，仿真中的最大減薄率為20%。通過計算捲曲工件的曲率半徑的倒數，捲曲被量化。圖7中的曲線圖示出了對於每個厚度捲曲度為零時的減薄率，在某些情況下存在兩個這樣的減薄率。圖7可以用來指導以5度的傾斜角度進行板材軋制時為了最小化捲曲度而最優化軋制方案。下面的表1列舉了以5度的傾斜角度軋制不同厚度的工件時為了獲得最小捲曲度的減薄率範圍。左側一列減薄率範圍給出了優選減薄率，以使得因捲曲導致的靠近工件表面的最大應變小於法向應變的20%。右側一列減薄率範圍示出了更優選的減薄率，其可以用於將因捲曲導致的最大應變維持在低於軋制導致的法向應變的10%。表1這裡使用的表述"基本上無捲曲"指的是產生的最大捲曲應變為法向應變的10%或以下。這可以通過採用預定的減薄率實現，如前面所解釋。還需要控制軋輥粗糙度和潤滑性，以確保在不同道次之間或在不同工件之間獲得恆定的工件捲曲。如果軋輥頂部和底部軋輥的粗糙度和潤滑性不同，頂部軋輥和工件之間的摩擦係數與底部軋輥和工件之間的摩擦係數將會不同。摩擦係數的這種差異導致捲曲行為的不一致性，並且可能發生過度捲曲，即使是在給定的傾斜角度和工件厚度下已經最優化了減薄率時。軋輥和工件優選被供應潤滑劑噴流，以增大摩擦係數的均勻度。另一決定最終織構的重要因素是工件的初始織構。如果工件初始織構不理想，則難以實現利用本發明方法的傾斜軋制的益處。例如，如果在軋制前工件初始織構是非均勻的，則傾斜軋制後的織構容易是非均勻的，即使所述傾斜軋制中產生的應變是基本均勻的。取決於最終產品的要求，工件可以可選地在一些道次進行傾斜軋制、而在其它道次進行傳統軋制。傳統軋制中的軋制經驗優選地被採用，以便滿足最終產品的附加要求。B：傾斜軋輥夾具用於軋制金屬板材和/或片材的傳統軋機在本領域是公知的。在典型軋機中，每個工作軋輥具有基本相等的直徑並且以基本相等的軋制速度操作。傳統軋機可以被重新設計和製作，以便允許繞平行於軋輥軸線的軸線傾斜輸送帶。一種這樣的軋機的示意圖描繪於圖8。頂部軋輥(1)和底部軋輥(2)由軋機機架(6a-b)支撐。藉助於可選地以不同角度傾斜的輸送帶(5a-b)，工件(3)以傾斜角度被進給到軋輥(1)和(2)中。輸送帶(5a-b)可以通過定位臂(7a-b)而傾斜。輸送帶的傾斜可以通過任何方法實現，並且可以由本領域技術人員設計。優選地，輸送帶還可沿豎直方向和軋制方向移動以確保完美送入，如下面所解釋。作為專門設計的軋機的替代，傾斜軋制可以藉助於傾斜軋輥夾具實現，傾斜軋輥夾具可以安裝在傳統軋機上，而不需要作大的改造。這使得生產設備具有更大的柔性。可以用於本發明方法的傾斜軋輥夾具的一種實施方式示於圖9，圖中示出了軋機具有工作軋輥(1)和(2)，軋機機架(6a-b)，和輸送帶(8)。所述傾斜軋輥夾具包括各種元件，例如可選的傳送臺(9)，可選的橫梁(10)，和傾斜加料臺(4)。所述傾斜加料臺(4)可以製作成具有特定的傾斜角度，或通過繞平行於軋輥軸線的軸線樞轉而具有可變傾斜角度。通過維持進料傾斜角度，工件被進給到工作軋輥(1)和(2)中。隨著工件在軋輥之間移動，工件趨向於被推向水平，且工件後緣被向下推到所述傾斜加料臺上，從而導致在所述傾斜加料臺上的拖滯力。可選地，所述傾斜加料臺可以設有圖10中的輥(12)。圖10中的位於所述傾斜加料臺上的輥(12)通過減小工件和所述傾斜加料臺之間的摩擦力而減小拖滯力。在傳送臺(9)上提供輥，可以使得工件更容易進入軋輥。夾具由附連於軋機機架(6a-b)上的橫梁(10)支撐，以防止夾具被拖入工作軋輥。作為橫梁的替代，所述傾斜加料臺可以栓接於輸送帶(8)，如果輸送帶具有強力的結構支撐的話。軋機機架(6a-b)和橫梁(10)之間的墊片(11a-b)允許水平地調節所述傾斜加料臺，輸送帶(5)和傾斜加料臺(4)之間的墊片(13)能夠實現沿豎直方向調節，見圖10。為確保"完美送入"，沿水平和豎直方向是必需的。在示於圖10的實施方式中，所述傾斜夾具只安裝在軋機的一側上，但如果需要的話，可選地，相同夾具可以安裝在兩側上。為了使用兩個傾斜夾具，第一個夾具可以安裝在軋輥一個側面上，第二個夾具安裝在軋輥相反側面上以便只覆蓋軋輥一半寬度。工件在傳統軋制以及傾斜軋制工藝中都趨向於捲曲。如果工件在一個道次中捲曲，就會變得難以將工件進給到下一道次的軋輥之間。這對於傳統和傾斜軋制來說都可能是嚴重問題。這可以如圖9所示來校正，圖中示出了使用工作軋輥的一半寬度來進行傾斜軋制。工作軋輥的另一半寬度用於"自由通過"，如示於圖9，或用於傳統軋制。該實施方式可在傾斜軋制中實現兩個目的：1)使工件平坦化，和2)將工件傳送至裝有傾斜夾具的那一側面，以便進入下一傾斜軋輥道次。在自由通過期間，頂部和底部軋輥之間的輥隙被設置成沒有、或僅有很小的厚度縮減。即使是沒有工件厚度縮減，工件也會在自由通過期間被校平。一旦工件被傳送到軋機的具有傾斜軋輥夾具的那一側面，工件可以手工地或通過採用帶吸杯的吊具被定位到傳送臺上。然後工件可以手工地或利用液壓推進器而容易地被推入工作軋輥以便進行下一道軋制。為了貫穿整個工件實現傾斜軋制的益處，所述傾斜角度應當在傾斜軋制過程中得以維持。一旦後緣離開所述傾斜加料臺，工件趨向於被推向水平。在這一狀況出現後，傾斜軋制變為傳統軋制，從而被軋制材料部分不再能獲得傾斜軋制的益處。為了最小化這種效應，重要的是最小化工作軋輥和傾斜加料臺末端(15)之間的距離。圖10示出了傾斜加料臺末端(15)的放大圖。所述傾斜加料臺(4)上的軋輥(12a-c)具有一個重要功能，即減小工件(3)和所述傾斜加料臺(4)之間的摩擦力。在空用於支撐軋輥的空間非常有限的情況下，要求軋輥在所述傾斜加料臺上儘可能靠近軋輥(1)和(2)，是設計軋輥和所述傾斜加料臺時的一個重要考慮因素。傾斜加料臺末端(15)的楔角(14)使得能夠儘可能靠近軋輥，同時提供足夠的空間以便以足夠的強度支撐軋輥。在工件頂部和底部邊緣同時與頂部和底部軋輥接觸的情況下，如果工件不能在"完美送入"條件下引入軋輥，則所述傾斜角度不能被維持。如果不能建立完美送入，工件的傾斜角度與所述傾斜加料臺的傾斜角度不同。除了控制所述傾斜角度，還要求完美送入以便維持工件和所述傾斜加料臺之間大的接觸面積。如果工件不是以完美送入的條件引入的，在加料臺末端或在工件後緣，工件和所述傾斜加料臺之間的接觸被從面接觸減小至線接觸。線接觸可能導致所述傾斜加料臺或工件上的過量接觸壓力，這可能會引起加料臺或工件的缺陷。為實現完美送入，傾斜加料臺末端應當被正確定位；位置將基於厚度和每個軋制道次的減薄率而變化。一旦傾斜加料臺末端被定位在豎直方向上以確保完美送入，傾斜加料臺末端優選地沿水平方向定位以使得該末端移動到儘可能靠近軋輥。因此，所述傾斜加料臺(4)應當是可調的，以便能夠沿豎直和軋制方向移動。通過改變圖10中的墊片(13)和圖9中的墊片(11a-b)的高度，所述傾斜加料臺(4)可以分別沿豎直和軋制方向調節。工件的平整度也構成實現完美送入的條件。對於平坦工件，這裡解釋的實現完美送入的條件可以更精確地實現。這種夾具的另一優點是其可以在15分鐘內容易地安裝在傳統軋機上。這種安裝並不需要對軋機作大的改造。軋機可被用於傳統軋制，然後可以被切換到傾斜軋制而不需要嚴重影響生產。實施例通過下面的實施例進一步解釋本發明，但不意味著本發明局限於這些實施例。在下面提供的兩個例子中，通過粉末冶金製作的鉭工件被用作軋制的初始工件材料。已知通過粉末冶金製作的工件的織構是接近於隨機的。如果具有隨機織構的工件被用作初始材料，則先前加工的作用可以被隔離開，從而傾斜軋制的效果可以清楚地觀察到。例1(對比例)根據美國專利6,521,173由粉末製成三個7至8mm厚的板材。下面給出的過程(步驟1至6)導致具有165mm直徑和81mm厚度的料餅。具體地講，這些操作包括：1)將粉末冷等靜壓(CIP)至60-90%密度；2)將壓縮的料坯封入鋼罐中，然後抽真空和密封鋼罐；3)將料坯熱等靜壓(HIP)至100%密度的錠料；4)去除鋼罐；5)將錠料退火；和6)利用帶鋸或任何類似的適宜切割工具將錠料切割成適於被軋製成板材的切片：該切片的形狀為曲棍球狀料餅。料餅利用傳統技術被軋制(包括以33mm的厚度退火的步驟)，並且以傳統方式最終處理。在軋制中，採用每個軋制道次15%的減薄率和不同道次之間90度轉動。工件不被翻面。樣品取自板材中心、板材半徑中部和板材邊緣(良好分隔的兩個樣品)，並且通過EBSD以10μm的步進量沿水平和豎直方向確定織構。平均晶粒尺寸為大約ASTM7(28微米ALI)。一旦織構分布圖顯示出從分布圖頂表面至底表面的織構已被獲得，織構分布圖被數學分析，以便量化厚度方向織構梯度，如下所述：1)分布圖被分為兩個半部：上半部(H1)和下半部(H2)。2)具有切孔的掩膜被放在分布圖上，切孔具有90μm的高度以及滿寬度(1.64mm)，從而切孔頂部對應於分布圖頂部。注意到切孔提供的窗口的高度選擇為大約三個晶粒，但等於EBSD步進量的整數倍(本例中為9個步進量)。3)計算出由//ND的15度範圍內的晶粒佔據的切孔面積的比例，以及由//ND的15度範圍內的晶粒佔據的切孔面積的比例。4)掩膜被向下移動10μm，重複上述計算。5)操作步驟4被重複進行，直至切孔底部對應於分布圖底部。6)對於每個厚度半部，所獲得的數據被分析以便確定：a)穿過100晶向數據的最佳擬合直線的梯度，表示為%每mm(100梯度)。b)穿過111晶向數據的最佳擬合直線的梯度，表示為%每mm(111梯度)。三個樣品的針對兩個厚度半部的結果的分析結果如下：表2板1100梯度111梯度中心H1-4.091.71中心H21.93-3.10半徑中央H1-5.954.0半徑中央H24.28-3.89邊緣1H1-3.286.32邊緣1H25.19-2.48邊緣2H1-5.644.70邊緣2H27.94-4.47板2中心H1-6.344.96中心H24.55-6.92半徑中央H1-6.487.97半徑中央H25.54-9.04邊緣1H1-6.508.00邊緣1H26.36-7.48邊緣2H1-7.578.48邊緣2H2-7.618.79板3中心H1-5.204.97中心H24.38-2.14半徑中央H1-8.365.76半徑中央H25.96-6.74邊緣1H1-4.935.60邊緣1H24.89-4.46邊緣2H1-5.073.91邊緣2H27.80-7.46例2(本發明)利用與上面描述相同的粉末冶金工藝(步驟1至6)將7.5mm厚的板材製成165mm直徑和42mm厚的料餅。然後將料餅構成的工件軋製成所需厚度。5度的傾斜角度被使用。每個道次工件的厚度被減小大約5-10%。每個道次後工件被繞豎直軸線轉動45度。每四個道次後工件被翻面。軋制後工件的最終厚度為7.5mm。以傳統方式進行最終處理(退火等)。樣品取自板材中心、板材半徑中部和板材邊緣，通過EBSD以15μm的步進量沿水平和豎直方向確定織構。平均晶粒尺寸為大約ASTM61/2(32微米ALI)。以與例1相同的方式計算出結果。表3100梯度111梯度中心H1-1.782.10中心H21.601.85半徑中央H1-1.111.20半徑中央H22.842.70邊緣H1-1.060.97邊緣H20.540.50儘管數據點的數量有限，但將現有技術與本發明的方法進行統計學比較還是有用的。在表4中，例1(對比例)和例2(本發明)的織構梯度的變化被比較。列於表2和3的織構梯度值的絕對值被用於獲得例1中的板材1、2、3和例2中的板材的織構梯度的最小-最大範圍、平均和標準偏差。表4示出了本發明描述的方法可顯著地減小100和111成分的織構梯度。表4儘管前面為了解釋的目的描述了本發明的特定實施方式，但本領域技術人員顯然可以理解，在不脫離權利要求中限定的本發明範圍的前提下，可以對本發明的各個細節作出多種改變。