等径角挤压工艺研究及其新进展

概述了等径角挤压（ECAP）工艺的基本原理及通道交角角度、挤压方式、挤压温度、挤压速度等影响因素,介绍了ECAP法为了适应工业化生产新发展出来的连续等径角挤压方法,如旋转模具ECAP技术,多级连续ECAP法、板材连续剪切变形法、ECAP—Conform新技术等,并对今后ECAP的发展方向进行了展望。     

圆形挤压件等通道弯角挤压过程三维数值模拟与参数分析

等通道弯角挤压(ECAP)工艺可以将材料晶粒有效细化至1μm以下，是目前获得块状超细晶粒材料的重要方法之一。利用DEFOM-3D对圆形纯铝挤压件ECAP工艺进行大量三维有限元模拟，获得了挤压件变形过程晶粒细化机理，得出了挤压过程中模具拐角、模具圆心角和摩擦条件对挤压件变形均匀程度的影响规律，从而为ECAP模具设计、工艺参数拟定以及挤压工艺路线规划提供有效的理论指导。     

基于ECAP原理对金属材料挤压及固结工艺的研究

综合目前ECAP制备纳米晶结构金属材料的研究现状,介绍ECAP基本原理、模具结构对挤压工艺的影响,探究基于ECAP衍生出的bP-ECAP,FE-ECAP,ECAP-FE,ECAPT,ECAR与ECAP-C等工艺的特点,分析不同工艺对金属材料微观结构及力学性能影响,展望基于ECAP工艺新型模具的可能性。     

等通道弯角多道次挤压工艺累积变形均匀性研究

通过等通道弯角挤压(Equal channel angular pressing,ECAP)工艺累积足够的变形制备块状超细晶粒材料(亚微米或纳米微观结构材料)。采用节点映射法将前一次有限元分析终了结果准确映射到下一次挤压初始阶段的相应节点,实现等通道弯角多道次挤压过程有限元分析。通过有限元模拟不同模具拐角的等通道弯角多道次挤压工艺,获得相应挤压件累积等效应变分布及其规律,为ECAP挤压件晶粒均匀细化提供合理的模具设计与工艺路线。     

新的等通道转角挤压工艺路径研究

等通道转角挤压(ECAP)是目前制备块状超细晶粒材料最具工业前景的工艺之一,研究ECAP变形机理从而优化工艺参数具有十分重要的意义。自主研究了一种不同于现有的挤压路径。通过塑性成形软件DEFORM-3D对Bc路径和45路径挤压过程进行模拟比较,分析了两种路径挤压过程中等效应变值及等效应力随挤压道次的变化规律。用两种路径分别对试样挤压8和16道次后,45路径产生的等效应变值均略高于Bc路径;8道次过后,45路径形成的等效应变值分布范围也比Bc路径更集中;但16道次过后,Bc路径形成的等效应变值分布范围比45路径集中。随着挤压道次的增加,两种路径形成的等效应变值的上升趋势基本一致,等效应力基本保持不变。研究表明:45路径具有细化能力强,变形剧烈和变形均匀等优点,是一种有效的新的ECAP挤压路径。     

等通道弯角挤压变形机理分析与工艺路线研究

等通道弯角挤压(ECAP)过程是目前制备块状超细晶粒材料(亚微米或纳米微观结构材料)最具工业前景的工艺之一,研究ECAP变形机理从而开发出具有工程化和商品化价值的工艺具有十分重要的意义。通过塑性成形软件DEFORM-3D对目前出现的多拐角ECAP以及连续ECAP等新工艺进行数值模拟,研究了各工艺挤压过程中等效应变的历史演化以及载荷-行程曲线的变化。根据有限元模拟结果,分析了各工艺挤压过程中晶粒细化机理和变形优缺点。分析结果可对ECAP新工艺的模具设计、工艺参数拟定以及挤压工艺规划提供理论指导。     

摩擦对大型等通道转角压最大挤压载荷的影响

采用Deform-3D有限元软件对大型等通道转角压(Equal channel angular pressing,ECAP)进行动态计算仿真模拟,并进行试验研究,重点考察变形体与模具间摩擦因数和模具水平通道扩口直径对挤压载荷的影响。模拟结果表明,剪切摩擦模型适合用于ECAP变形仿真模拟计算,摩擦因数对大型ECAP的最大挤压载荷具有很大影响,随着摩擦因数的增加,最大挤压载荷急剧增加;摩擦因数μ=0.6(近似于铝和钢干摩擦)时的挤压载荷是摩擦因数为0时挤压载荷的5.1倍;增加出口通道扩口端的直径,当μ<0.6时,对最大挤压载荷几乎没有影响,而当μ>0.6时,可以明显降低最大载荷值,但也不是出口通道扩口直径越大其对应的挤压载荷就越小。试验研究表明,大型ECAP必须想办法降低摩擦才能实现批量化生产,试验和仿真的最大挤压载荷吻合。     

等通道转角挤压下变形体长度对应力的影响及开裂判据分析

利用有限元软件ANSYS对2024铝合金等通道转角挤压(Equal-channel angular pressing,ECAP)过程进行计算模拟,得到等效正应力(Von Mises应力)、切应力随变形体长度及下行位移的变化,结合ECAP试验,研究ECAP形变开裂的判据.结果表明,无论变形体长度及下行位移如何变化,等效正应力都小于材料的抗拉强度,而切应力则随着变形体长度的降低总体上呈下降趋势,当变形体的长度小于某一临界值时,计算模拟表明最大切应力小于材料的抗剪强度,样品开裂倾向大幅降低,二者相当吻合.研究结果不仅说明"最大切应力不大于材料抗剪强度"可以作为材料ECAP形变过程中不出现开裂现象的判据,而且也为材料的ECAP加工提供理性研究思路,即先实测材料的应力-应变曲线,然后基于上述判据对模具结构、材料预处理工艺及样品尺寸等进行优化设计.     

温度对等通道转角挤压纯钛力学性能的影响

为研究温度对等通道转角挤压(ECAP)纯钛(CP-Ti)微观结构和力学性能的影响,采用自主设计的ECAP模具在室温、300℃两种不同挤压温度下对CP-Ti(TA2)圆棒料进行1道次挤压,并观察其微观结构及对其力学性能测试。研究结果表明,ECAP 1道次后试样晶粒得到细化并且出现板条状组织和孪晶,其显微硬度和强度都有了显著地提高,而塑性有所降低。室温ECAP1道次钛试样和300℃下ECAP1道次钛试样的显微硬度和强度极限由初始的179.5 kgf·mm~(-2)、443 MPa分别增加到234.2 kgf·mm~(-2)、560 MPa和213.5 kgf·mm~(-2)、544 MPa,而断裂伸长率由初始的21.5%分别降为11.5%和16.5%。     

等径角挤压模具的新设计

分析了等径角挤压技术(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)的工作原理,详细介绍了新设计的模具结构,讨论了模具材料的选择以及润滑剂的选取等关键技术,解决了传统设计中螺栓轴向受力过大而变形甚至导致模具分离的问题.模具结构设计简单,操作方便.