等通道转角挤压7075铝合金动态再结晶组织晶粒度预报

采用等通道转角挤压(ECAP)对7075铝合金试样进行挤压,利用有限元软件对ECAP的连续动态再结晶组织晶粒度进行预报,采用有限元和实验相结合的方法,研究不同挤压道次对7075铝合金A路径ECAP过程组织晶粒度的影响。模拟结果表明,经过一道次、二道次和四道次A路径ECAP后试样中心区域的晶粒尺寸分别为24.8μm、20.2μm、16.7μm,晶粒随着挤压道次的增加不断细化。通过金相定量法计算可得一道次、二道次和四道次A路径ECAP实验后试样中心区域的晶粒度分别为26μm、20μm、16μm,与有限元预报结果吻合良好,最大误差小于5%,证明基于连续动态再结晶模型的有限元预报准确性较高。     

等通道转角挤压7075铝合金的组织模拟和试验

对7075铝合金单道次等通道转角挤压过程进行了正交试验研究,并进行了微观组织观察。试验结果表明,90°转角挤压后试样的晶粒细化效果最好。基于Zener-Hollomon参数模型,在设定初始平均晶粒尺寸40μm的前提下,采用Deform-3D软件中的Microstructure模块进行了组织演变数值模拟,分析了不同截面材料内部组织及晶粒尺寸的变化。模拟结果表明,试样头部平均晶粒尺寸为3.5μm,中部为2.4μm,尾部为29.1μm,均有不同程度的细化,其变化规律与试验结果相符合。     

AZ31镁合金等通道挤压组织性能的研究

研究等通道挤压工艺(ECAP)对AZ31镁合金的晶粒细化效果,采用自制的90°模具,在四种路径下(A、Ba、Bc、C)对材料进行ECAP变形后的微观组织和力学性能进行分析。结果表明,每挤压一次试样沿相同方向旋转90°的挤压路径晶粒细化效果较好,随着挤压道次增加,晶粒发生细化,力学性能发生改变,当挤压到4道次,平均晶粒尺寸由原来的70μm细化为6μm,抗拉强度从307.1 MPa变为268.1 MPa,伸长率达到45%。拉伸断口韧窝数量增多。     

ZK60镁合金新型变形工艺数值模拟与实验研究

为了解决等通道转角挤压(ECAP)和正挤压(FE)工艺缺陷,结合两者特点,提出了ECAP-FE新型大塑性变形挤压工艺。利用DEFORM软件进行ZK60镁合金新型变形工艺数值模拟,分别获取新型工艺成形特征、三种工艺等效应变场及ECAP-FE工艺组织模拟。模拟结果显示:新型工艺成形过程可分为4个阶段,并且存在两大变形区的ECAP-FE挤压工艺比ECAP或FE变形更能够积累大变形量。实验结果表明:ZK60镁合金经过ECAP-FE变形后平均晶粒尺寸约为2. 8μm,比铸态晶粒尺寸减小32倍,晶粒细化效果显著。     

多向镦粗7075铝合金动态再结晶组织晶粒度预报

采用多向镦粗对7075铝合金试样进行压缩,利用有限元软件对多向镦粗的组织晶粒度预报,探索模拟分析与实验分析相结合的方法,研究7075铝合金多向镦粗过程的组织晶粒变化规律,并对五道次镦粗试样与初始样进行室温拉伸力学性能测试和采用SEM断口形貌观察。模拟结果表明:经过5道次镦粗后试样中心区域的组织晶粒明显细化,晶粒尺寸从初始的40μm减小到17μm;随着道次的增加,组织晶粒细化效果逐渐减弱。对比模拟预报与实验分析结果表明:两者在晶粒细化程度上吻合良好;经过5道次镦粗之后,拉伸断裂强度从初始的547 MPa增加到665 MPa,断面收缩率从初始的7.1%增加到28.4%,断口韧窝深而大,强度塑性明显提高。     

等通道转角挤压镁合金的微观组织和力学性能

采用自制的90°模具,分析不同的ECAP挤压路径对AZ31镁合金变形后的微观组织和力学性能的影响;对挤压后的试样进行显微组织观察、硬度测试,研究等通道挤压工艺(ECAP)对AZ31镁合金的晶粒细化效果.结果表明:Bc路径晶粒细化效果较好,随着挤压道次增加,晶粒发生细化,7道次后晶粒尺寸由原来的70μm细化到4.8μm左右;硬度值随道次增加显著提高,3道次后达到最大值90.81MPa,之后随道次增加,硬度略有下降,趋于稳定.     

ECAP法制备超细晶铜的再结晶行为研究

在室温下，采用ECAP技术对纯铜进行了1-10道次的挤压，使其组织大大细化，得到了均匀、细小的等轴晶，平均晶粒尺寸为0．75μm。通过对不同ECAP道次后的退火试样的硬度测量和观察组织，结果表明：随ECAP道次的增加．开始再结晶的温度降低，再结晶软化的速率增加，ECAP8道次试样在433K发生静态再结晶。     

等通道转角挤压对Mg-6Zn合金显微组织和力学性能的影响

利用等通道转角挤压(ECAP)技术,在200℃对Mg-6Zn合金进行了不同道次的挤压。结果表明,经ECAP挤压后合金显微组织明显细化、均匀化,平均晶粒尺寸由15μm减小到3μm;ECAP过程中粗大的块状共晶相变形破碎、细化,并在周围诱发新相析出。通过XRD分析发现析出相主要是Mg_4Zn_7和MgZn_2。经过2道次ECAP挤压后,Mg-6Zn合金的抗拉强度可达275 MPa,屈服强度达到245 MPa,伸长率为24%。当ECAP道次增加到4道次和6道次后,强度反而下降。     

ECAP变形对Mg-4.5Zn-1Ca合金显微组织及腐蚀性能的影响

采用OM、SEM、XRD对铸态和等通道角挤压(ECAP)变形后Mg-4.5Zn-1Ca(wt%)合金的微观组织进行了表征。通过电化学工作站和浸泡法评估了ECAP变形前后合金在模拟体液(SBF)中的腐蚀性能。结果表明,铸态Mg-4.5Zn-1Ca合金显微组织由α-Mg基体及分布在晶界处和晶粒内的Ca2Mg6Zn3相组成,平均晶粒尺寸为86μm。经ECAP变形后,合金的晶粒尺寸得到显著细化,经6道次ECAP变形后的平均晶粒尺寸为5μm。随着ECAP变形道次的增加,第二相在镁基体中的分布更加均匀、弥散。ECAP变形后合金更容易发生腐蚀,挤压道次越多,合金的自腐蚀电位越负,自腐蚀电流越大,即耐蚀性越差。经6道次ECAP变形后合金的自腐蚀电位最负(-1.42 V),自腐蚀电流最大(407.38μA/cm~2),耐蚀性最差。     

TB2钛合金等通道转角挤压变形过程的应变分析及实验研究

运用有限元方法对TB2钛合金等温等通道转角挤压过程进行有限元模拟及实验研究。模拟结果表明,材料变形结束后的等效应变分布规律为自下而上应变逐渐减小,平均应变分别为1.46,1.18,1.07。实验结果发现,微观组织得到了明显细化,平均晶粒尺寸为30μm。采用测量显微硬度的方法衡量变形均匀性发现,硬度分布规律与有限元模拟应变分布规律一致,3个部位的平均硬度分别为399.1,396.6,390.5,均大于原始材料的硬度302.4。     

等径通道挤压制备超细晶金属过程中后压力影响的有限元分析

使用有限元方法模拟在等径通道挤压过程中,后压力对材料塑性变形的影响,并对多道次挤压试验结果进行分析比较.结果表明:施加后压力可以有效提高材料每道次挤压的塑性变形程度和分布均匀性.在多道次挤压过程中,施加后压力可以大幅度降低晶粒最终细化尺寸,降低挤压温度来减小温度对晶粒细化效果的影响.     

剧烈塑变形对AZ31镁合金微观组织演化的影响

等截面通道角挤压(Equal channel angular Extrusion, ECAE)是制备无疏松孔洞大块超细晶材料的重要方法之一。论文通过刚塑性有限元法对ECAE进行三维数值仿真,采用单元点映射方法,结合三维模型转换进行了A,Ba,Bc和C多次挤压路线的有限元连续仿真,得出了圆形截面挤压试样等效应变分布及其变形均匀性规律,同时,给出了多次挤压不同挤压路线等截面通道角挤压晶粒细化机理。通过变换挤压路线可以改变挤压试样内部微观组织结构。随着挤压次数的增加,不同挤压路线对应挤压试样均得到有效细化,与其它挤压路线相比,路线Bc和C能够得到大角度晶界的等轴晶粒分布的挤压试样。同时,通过实验得到的各路线挤压试样对应的微观结构演化规律与模拟分析得到的应变分布规律一致。     

剧烈塑性变形对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响(英文)

通过等通道转角挤压技术(ECAP)对镁合金进行剧烈塑性变形,使用有限元法实现对ECAP加工过程及相关工艺参数的数值模拟,分析成形过程中的网格的变化、应力应变分布规律及其加载载荷规律,确定主要工艺参数影响规律。通过分析,得出晶粒细化程度与力学性能的关系,为镁合金的晶粒细化方法提供更合理的理论指导和参考依据。     

Effect of severe plastic deformation on microstructure and mechanical properties of bulk AZ31 magnesium alloy

The equal channel angular pressing (ECAP) was used to make large plastic deformation of magnesium alloy, and ECAP processing and relevant process parameters were obtained by using finite element method. The strain distributions in the workpieces and the loads on the dies were studied. The mathematical model of accumulated deformation results, microstructure refinement and mechanical properties were established. Through the analysis, the relationships between grain refinement and mechanical properties were obtained. The refined grain size and the obtained mechanical properties are forecasted by using characterization of accumulation deformation.     

基于位错演化模型纳米晶块体材料晶粒的演变

利用试验及数值仿真方法研究了工业纯铝在等径角挤压变形过程中晶粒的尺寸变化。数值仿真过程引入位错演化模型,对纯铝等径角挤压过程中晶粒尺寸的演化进行了模拟。研究结果表明,基于位错演化模型,经4道次剪切变形仿真后纯铝出现纳米级晶粒。数值仿真结果与试验对比显示,两者结果一致,说明利用数值仿真可以预测等径角挤压块体材料晶粒尺寸的演变过程。     

Finite Element Analysis of Deformation Homogeneity During Continuous and Batch Type Equal Channel Angular Pressing

Equal channel angular pressing (ECAP) is the most promising and interesting process for refining the grain size to an ultrafine grain or nanosize by imposing severe plastic deformation into the workpiece and repeating the process while maintaining the original cross-section of the workpiece. In this paper, we simulated the batch type ECAP and the continuous type equal channel multi-angular pressing (ECMAP), which can impose large deformation by repeating the shear deformation, using the finite element method and investigated the similarity and difference of the two processes. In particular, modified die design of the continuous type ECMAP was proposed for strain uniformity.     

工艺路线对等径角挤压变形均匀性的影响

等径角挤压被认为是制备块体超细晶材料最有前景的工艺方法之一.采用刚塑性有限元法分析了不同路线多道次等径角挤压后的等效应变分布.结果表明:一道次等径角挤压后坯料中间主要变形区下部坯料的等效应变较低.A路线多道次挤压后,变形更加不均匀,上下表面的等效应变差值增大;C路线挤压后等效应变分布呈上下表面小,中间较高的分布特征,且随挤压次数的增加,中心和上下表面的等效应变差异增大.B_c路线多次挤压后的等效应变分布较均匀,等效应变较高的区域应变相差较小且所占区域较大.模拟结果对于等径角挤压工艺的制定可起到指导作用.     

Damaging Prediction of Difficult-to-Work Aluminum Alloys During Equal Channel Angular Pressing

Severe plastic deformation (SPD) is a well-established method in the recent years for grain refinement in metallic materials. Equal channel angular pressing (ECAP) is one of the most effective SPD techniques. Inherent failures of ECAP, consisting in billet damage, take place if not made a correct process design. In this article, the evolution of damaging for a difficult-to-work Al-Mg alloy during ECAP was investigated. A tridimensional finite element analysis was performed for four different die designs to study the influence of die geometry and process parameters on billet damaging. To validate modeling we used, load level and strain distribution were depicted. Experimental tests were performed to test the numerical prediction. The results show that cracking may be reduced or eliminated by inner fillet corner of the die channels. It was demonstrated that the predicted results were in good agreement with experimental data obtained for 5052 aluminum alloy. The direct effect of knowledge about load and damaging during ECAP is to prevent both tool and billet damage.     

等通道弯角挤压变形机理模拟与工艺参数优化

通过等通道弯角挤压工艺 (EqualChannelAngularPressing ECAP)能够获得块状超细晶粒材料 (包括亚微米和纳米材料 )。模具几何形状、摩擦条件等工艺参数对挤压过程具有重要影响。本文应用作者自主开发的商品化软件 ,通过大量的有限元模拟 ,研究了过程参数对挤压件变形分布、挤压载荷的影响规律 ,给出了不同模具拐角和圆心角对ECAP挤压件变形区产生的累积等效应变、等效应力和载荷 行程曲线的影响 ,为优化模具形状和获得所要求的挤压件变形分布提供了大量有效的结果和规律。     

Ti-6Al-4V钛合金等通道转角挤压有限元模拟

对Ti-6Al-4V钛合金的等通道转角挤压过程进行三维有限元模拟,分析不同的凸模下压速度对等通道转角挤压过程的影响,并结合实际的挤压过程考虑挤压后残留在模具出口通道内的残余试样对挤压下一根试样的影响.结果表明:挤压速度的提高对应力、载荷和温升的影响很大,对应变速率很敏感的钛合金应在有效细化晶粒的前提下降低挤压速度,试验中挤压速度取0.3mm·s-1;残余试样的存在使变形更均匀,但增加了挤压下一根试样时的初始阶段的载荷.