纯镁等通道转角微挤压成型工艺及摩擦效应研究

以99.95%的高纯镁为研究对象,借助有限元分析软件DEFORM对等通道转角微挤压(equal channel angular micro pressing, M-ECAP)过程进行数值模拟,优化等通道微挤压(简称M-ECAP)变形的成形工艺,讨论变形过程中的材料流动、挤压载荷变化规律、等效应力应变分布规律、摩擦效应对M-ECAP变形过程的影响。结果表明:试样等效应变趋于均匀,累积应变量增加,晶粒细小且均匀,塑性得到有效提高;随着摩擦因子的增大,载荷逐渐增大,最大等效应变变化不明显、最大等效应力小幅减小。     

等通道转角挤压AZ81镁合金超塑性变形行为

等通道转角挤压是细化晶粒、提高镁合金性能的一种有效途径，研究等通道转角挤压AZ81镁合金的超塑性行为对其工程应用具有重要的意义.为此，采用路径A对AZ81镁合金进行了2道次等通道转角挤压，并通过超塑拉伸试验研究了等通道转角挤压AZ81合金在200～300 ℃温度范围内的超塑性变形行为.结果表明，在250 ℃下，当应变速率为1×10^-3 s^-1时，等通道转角挤压AZ81合金的伸长率达到了731%，表现出了相当好的低温超塑性.此外，塑性流变激活能的计算结果和超塑拉伸试样的表面形貌观察揭示，等通道转角挤压AZ81合金的超塑性变形机制为晶界扩散控制的晶界滑移机制.     

镁及镁合金等通道转角挤压研究进展及发展趋势

镁及镁合金属于HCP结构,织构和晶粒尺寸是影响其性能的主要因素.本文对近年来镁及镁合金等通道转角挤压（Equal channel angular pressing,ECAP）的研究状况进行了综述,介绍了ECAP过程中影响镁及镁合金织构的主要因素.根据晶粒细化机制的不同,从两方面介绍了ECAP工艺制备镁及镁合金超细晶、纳米晶的进展,即＂Bottom-up＂和＂Top-down＂法。最后,提出了镁及镁合金ECAP具有发展潜力的研究方向.     

基于Deform-3D和正交实验法的2A12铝合金等通道转角挤压工艺优化

在Deform-3D有限元数值模拟过程中应用正交实验设计方法,对2A12铝合金等通道转角挤压工艺进行优化设计,并系统分析不同工艺参数对挤压力和等效应变的影响规律。结果表明:摩擦系数与挤压角度对挤压力的影响较大;挤压角度和挤压速度对等效应变有较大影响。     

等通道转角挤压Al-4%Mg-0.5%Ce合金的力学性能

为了确定等通道转角挤压对Al-4%Mg-0.5%Ce合金力学性能的影响规律，针对经过不同道次和路径等通道转角挤压的Al-4%Mg-0.5%Ce合金的硬度及其在不同应变速率和实验温度下的拉伸性能进行了研究，同时也针对等通道转角挤压Al-4%Mg-0.5%Ce合金的拉伸断口形貌进行了观察与分析.结果表明，等通道转角挤压可使Al-4%Mg-0.5%Ce合金的硬度由HB44提高到HB51.3，等通道转角挤压Al-4%Mg-0.5%Ce合金在不同实验温度和应变速率下的断裂伸长率和屈服强度主要取决于所采用的挤压道次和路径，经过不同道次和路径等通道转角挤压的Al-4%Mg-0.5%Ce合金在拉伸加载条件下呈现典型的韧性断裂特征，具有优异的塑性变形能力.     

等通道转角挤压AZ61镁合金的塑性变形行为

为了确定等通道转角挤压对AZ61镁合金塑性变形能力的影响,针对经过二道次和不同路径等通道转角挤压的AZ61镁合金在不同试验温度和应变速率下进行了拉伸试验,并对相应的变形机制进行了分析.结果表明,在200~300℃之间,采用路径A和路径C等通道转角挤压的AZ61镁合金的伸长率随试验温度的升高而升高,而采用路径B、C等通道转角挤压的AZ61镁合金的伸长率则随试验温度的升高而降低,其中经过路径B、C等通道转角挤压的AZ61镁合金在200℃时伸长率可达272%,呈现出良好的低温超塑性;等通道转角挤压AZ61镁合金的塑性变形机制为晶界扩散控制的晶界滑移机制.     

等径侧向挤压等效应变分布的有限元模拟

等径侧向挤压可以使材料反复变形,使应变逐渐积累,最后得到很大的应变量,从而降低材料的晶普尺,得到细晶材料,然而如何计算不同变形方式的应变量,将应变量与晶粒尺寸联系起来需要深入研究,本语文对等径主过程中的等效应分布进行了有限元数值模拟,并将模拟计算结果与几何分析法计算结果进行了比较,得出等径向挤压过程材料的变形规律和等效应变的计算方法;为进一步研究建立了基础。     

工艺参数对铝型材挤压模具模芯变形的影响研究

针对空心铝型材挤压过程中产生的模芯变形问题,设计正交试验分析不同挤压工艺参数对模芯变形的影响规律,采用有限元分析软件Hyper Xtrude进行数值模拟计算。结果表明:模具预热温度对模芯变形影响最大,挤压速度次之,坯料预热温度影响最小。该结果能为铝型材挤压工艺参数优化提供参考。     

出口通道背部摩擦力对工业纯钛室温ECAP变形影响的有限元分析

工业纯钛的等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP)通常在350~450℃实现,为研究工业纯钛室温ECAP变形的可行性,提高其细化效率,本文利用三维有限元商品软件Marc.Super-form对工业纯钛方形试样的一道次室温ECAP变形过程进行模拟.研究并分析了模具出口通道背面摩擦对工业纯钛(Commercial Pure Titanium,CP-Ti)试样变形、应变速率及挤压载荷分布的影响规律.研究表明,增大模具出口通道背部摩擦可使工业纯钛ECAP变形区的应变速率分布更均匀,使试样内应变分布均匀性提高.在此基础上通过改善外部摩察工艺条件成功地实现工业纯钛室温ECAP变形,获得变形均匀的ECAP试样.     

等通道角度挤压对两种镁合金拉伸性能的影响

对两种广泛应用的镁合金ZK60和WE43进行了等通道角度挤压(ECAP),获得了具有细小晶粒的合金组织.对挤压后的两种镁合金分别在24～450℃的温度范围和5×10-2～5×10-5/s的初始应变速率范围进行了拉伸试验,确定了两种镁合金的拉伸性能指标与等通道角度挤压工艺参数、试验温度和应变速率之间的关系.结果表明,等通道角度挤压加工能显著改善两种镁合金的塑性.     

纯铜粉末包套-等径角挤压工艺实验研究

针对粉末材料低塑性的特点,在室温条件下采用包套-等径角挤压工艺（PITS-ECAP）将纯铜粉末颗粒直接固结成高致密度块体细晶材料。结果表明,包套-等径角挤压工艺对粉末材料具有有效的致密和细化效果。4道次PITS-ECAP工艺变形后,试样X、Y、Z面均受到剧烈剪切作用,晶粒尺寸得到明显细化,显微组织呈细长条带流线状,且分布较为均匀;试样整体组织达到完全致密,平均显微硬度高达1 470 MPa。在PITS-ECAP工艺变形过程中,剧烈塑性剪切变形、较高静水压力和有效应变积累是保证粉末材料致密度大幅度提高以及显微组织有效细化的主要原因。     

A new method of characterizing equivalent strain for equal channel angular processing

In order to establish the quantitative relationship between equivalent strain and the performance index of the deformed material within the range of certain passes for equal channel angular processing (ECAP), a new approach to characterize the equivalent strain was proposed. The results show that there exists better accordance between mechanical property (such as hardness or strength) and equivalent strain after rolling and ECAP in a certain range of deformation amount, and Gauss equation can be satisfied among the equivalent strain and the mechanical properties for ECAP. Through regression analysis on the data of hardness and strength after the deformation, a more generalized expression of equivalent strain for ECAP is proposed as: ɛ=k ₀exp[−(k ₁ M−k ₂)²], where M is the strength or hardness of the material, k ₁ is the modified coefficient (k ₁∈(0, 1)), k ₀ and k ₂ are two parameters dependent on the critical strain and mechanical property that reaches saturation state for the material, respectively. In this expression the equivalent strain for ECAP is characterized novelly through the mechanical parameter relating to material property rather than the classical geometry equation. Foundation item: Projects(50471102, 50671089) supported by the National Natural Science Foundation of China     

CSP连轧过程变形的有限元分析

借助Marc商用软件,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法,对薄板坯CSP连轧过程的变形过程进行模拟,分析了轧制过程中各道次轧件等效应力、等效应变、等效应变速率和轧制力的变化．结果表明：在轧制变形区内,等效应变沿轧制方向逐渐增大,在轧件出口处达到最大值;而在轧件入口表面附近等效应力和等效应变速率最大;在轧制稳定阶段．轧制力在微小范围内波动;轧制力模拟值与实测值基本一致．分析结果可以为工业生产提供参考．     

金属板料二次成型的有限元分析

为了实现同台压力机加工多品种、多型号的板料,大型板料的成型采用同机分步成型,通过采用板料成型动力显式有限元模拟,采用四节点退化壳单元对板料进行离散化,利用中心差分法离散时间域,建立动力显式计算格式,采用罚函数法和修正库仑定理计算接触力和摩擦力.对二次成形过程,建立有限元分析计算模型,通过Dynaform软件仿真得出同机分步成形法的可行性.     

连铸坯三点矫直过程中应力应变的模拟分析

采用刚塑性有限元方法并借助商业有限元软件对连铸坯三点矫直过程进行模拟分析,然后与一点矫直和连续矫直进行对比.结果表明,三点矫直过程中,应变均布在3个矫直段内,沿铸坯厚度方向,应力应变值在表面处最大,中性面偏向外弧侧,总应变值与理论值吻合较好;铸坯温度变化接近实际值.     

预应力混凝土T梁的有限元分析与实验研究

从理论上探讨了预应力混凝土梁的等效荷载法,此法能够方便地分析多组曲线预应力筋梁,建立不必按力筋曲线剖分网格的等效模型,用于有限元分析方法中的简化分析.同时给出按力筋曲线形成的有限元索模型和施加预应力的温降法,并将等效模型与索模型数值模拟方法进行对比.还给出某工程50m跨混凝土T形截面梁施加预应力的实测结果,等效模型、索模型与实测数据吻合得很好.     

基于微观机理的混凝土干缩变形有限元模拟

混凝土是一种脆性非均质的工程材料,其干缩机理比较复杂,其中毛细孔张力理论得到了学术界的普遍认可,本文以这一理论为基础,采用ANSYS有限元软件建立了混凝土毛细孔计算模型,对混凝土的干缩变形进行了模拟计算.从而近似地找出了混凝土干缩应变与毛细孔内液体表面张力、凹液面主曲率半径之间的关系.     

气流式角速度陀螺的温度场和压强有限元分析

针对气流式角速度陀螺敏感元件内的温度场和压强进行了有限元分析。采用有限元方法,利用ANSYS—FLOTRANCFD软件,按实际尺寸建立二维实体模型,通过划分网格、加载和求解等途径,计算了敏感元件内部的温度场和压强。计算结果表明,在平行放置的两热电阻丝的加热作用下,热阻丝周围的射流气体温度升高,密闭腔体内部的温度场产生梯度;靠近喷嘴出气口两侧位置的压强比其他位置压强的均值高68％。二维实体建模分析方法为气流式角速度陀螺的实用化研究做了有益的尝试,提供了理论依据。