球形分流对等通道转角挤压工业纯铝组织性能的影响

基于传统等通道转角挤压(Equal Channel Angular Extrusion, ECAE)的变形原理,开发设计出一种具有球形空腔结构的新型复合大塑性变形工艺——等通道球形转角挤压(Equal Channel Angular Extrusion with Spherical Cavity, ECAE-SC)。以ECAE工艺为对比参照,开展了室温条件下工业纯铝单道次ECAE-SC挤压实验研究,进行了金相显微分析、显微硬度测试和球-面接触往复式摩擦磨损试验,获得了变形材料的显微组织、显微硬度、摩擦系数、磨损率和三维磨损形貌等特征参数.研究表明:ECAE-SC球形转角的圆滑过渡可大幅提高模具外角处金属的流动性,有效避免产生传统ECAE单道次变形“死区”,挤出试样头部翘曲现象得到显著改善;室温单道次ECAE-SC变形后,工业纯铝晶粒细化明显,显微硬度值由初始36.6HV增加至58.7HV,比同条件下ECAE变形试样(52.8HV)提高了11.2%;ECAE-SC变形材料耐磨性能最好,并表现出良好的摩擦磨损稳定性,磨损机制从磨粒磨损和氧化剥层磨损为主导的混合磨损机制转变为以磨粒磨损为主导的磨损机制。     

等通道球形转角挤压过程中工业纯铝的微观组织演变与力学性能

突破传统ECAP变形全过程通道等截面思路,提出一种耦合剪切应变和正应变于一体的新型等通道球形转角挤压(equal channel angular extrusion with spherical cavity,ECAE-SC)工艺。在自行研制的模具上对工业纯铝进行室温单道次ECAE-SC挤压实验,采用OM、EBSD和TEM等技术手段,研究了ECAE-SC变形过程中工业纯铝微观组织的演变规律,并测试了变形后试样的显微硬度。结果表明,在ECAE-SC工艺剧烈简单剪切变形诱导下,工业纯铝仅需1道次挤压变形即可获得等轴、细小、均匀的超细晶组织,平均晶粒尺寸约为400 nm;工业纯铝室温ECAE-SC变形以位错滑移为主并伴有不完全连续动态再结晶,其微观组织经历了剪切带→位错胞→小角度亚晶→大角度等轴晶粒等动态演化过程。1道次ECAE-SC变形后,工业纯铝组织以{110}001高斯织构为主,同时存在部分{111}112铜型织构;材料显微硬度值大幅提升,由初始289.4 MPa提高到565.3 MPa,增幅高达95.33%,且分布均匀性良好。