等通道球形转角膨胀挤压工业纯铝的组织与性能

采用新型等通道球形转角膨胀挤压(equal channel angular expansion extrusion with spherical cavity,ECAEE-SC)工艺,对工业纯铝进行室温1道次挤压变形。借助光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)研究变形过程中工业纯铝显微组织的变化规律,并进行了硬度测试和拉伸试验。结果表明:ECAEE-SC工艺具有复合成形效果和较高的挤压效率,坯料成功实现了单道次连续变形。工业纯铝经1道次ECAEE-SC变形后,在机械剪切、应变累积和静水压力的共同作用下,晶粒显著破碎和细化,内部形成了大量细小、均匀的等轴亚晶,平均晶粒尺寸约为4.6mm;材料表现出优良的综合力学性能,HV显微硬度由未变形时的366 MPa增加至702 MPa,增幅为91.8%,且分布趋于均匀;抗拉强度高达183.8 MPa,而伸长率降低至12.7%,拉伸断口表现出明显的韧性断裂特征。     

等通道转角挤压法制备超细晶纯钛的研究进展

近年来,围绕超细晶纯钛的制备及其性能提升方面开展了许多研究。本文综述了制备超细晶纯钛块材的等通道转角挤压工艺及其重要参数,分析了挤压过程中纯钛的位错滑移及孪晶变形机制。超细晶纯钛的强度、塑性、抗疲劳性能显著提高,而耐蚀性测试结果呈多样性,有待进一步研究。等通道转角挤压和后续热机械处理的结合,可进一步提高超细晶纯钛的综合性能,表明采用ECAP技术制备的超细晶纯钛在各行各业有着广阔的发展前景。     

等通道转角挤压过程的应变计算方法

等通道转角挤压(ECAP)是一种制备细晶材料的新工艺.对不同截面积长宽比的纯铝工件等通道转角挤压过程进行了三维刚枯塑性有限元分析,建立了考虑体积参数影响的平均应变的计算方法.     

等通道球形转角膨胀挤压工业纯铝的剧烈塑性变形行为（英文）

提出一种耦合强塑性应变与高静水压力于一体的新型剧烈塑性变形工艺——等通道球形转角膨胀挤压(ECAEE-SC)。采用三维有限元数值模拟分析软件DEFORM-3D研究工业纯铝在ECAEE-SC变形过程中的塑性变形行为,分析材料流动、挤压载荷、等效应变和平均应力的分布规律,并与传统ECAE工艺进行比较。开展工业纯铝室温单道次ECAEE-SC变形验证实验,探讨材料显微组织和显微硬度的演变规律。结果表明,在ECAEE-SC变形过程中,材料内部处于理想的静水压力状态,挤压变形所需载荷较传统ECAE工艺时大幅增加。经单道次变形后,坯料内部累积塑性应变量达3.51且变形均匀性良好;工业纯铝晶粒得到显著细化,内部形成亚微米级等轴超细晶组织;材料显微硬度均匀分布,硬度值由初始铸态的HV 36.61提高到HV 70.20,增幅达91.75%。     

等通道转角挤压对真空吸铸成形纯铝力学性能及微观组织的影响

探究了等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing, ECAP)对真空吸铸成形纯铝的力学性能和微观组织影响,利用显微硬度测试、室温拉伸实验和光学显微镜,研究了真空吸铸成形纯铝经ECAP前后的力学性能和微观组织形貌。结果表明：经过等通道转角挤压后,真空吸铸成形纯铝使变形前的细小晶粒继续被拉长细化,平均晶粒尺寸由31μm细化为24μm,并且晶粒细化更加均匀;真空吸铸成形纯铝的硬度和抗拉强度分别为26.6 HV和72.1 MPa,经ECAP强化后达到了41.6 HV和113.2 MPa,分别提升了56.5%和57.0%,且综合力学性能更优。     

等通道转角挤压工艺制备块体超细晶纯铜的研究

利用等通道转角挤压(EqualChannelAngularPressing,简称ECAP)工艺制备超细晶块体纯铜,并研究了其微观组织和硬度的变化.结果表明:纯铜塑性优良,在室温下能够顺利进行ECAP挤压,累积翅性变形量大于100%:经过两道次C形路线挤压可将纯铜晶粒细化至10μm以下,达到超细晶,同时硬度提高4倍以上:ECAP工艺制备的超细晶纯铜可用于制作较高强度的连接受力部件.     

等通道转角挤压对纯铝L2阻尼性能的影响

采用Φ=90°,ψ=30°的等通道转角挤压(ECAP)模具,对工业纯铝L2进行多次挤压,并利用悬臂梁共振法测试了合金阻尼。结果发现,ECAP可以改善材料微观组织结构,显著细化晶粒。原始晶粒尺寸为1mm的L2合金经挤压4道次后晶粒可细化为1μm左右的等轴晶。ECAP可提高合金阻尼。经挤压4道次后合金阻尼最高,应变量为3 8×10 - 5时合金阻尼为3 1×10 - 3,与未挤压的L2合金相比,提高了80 %。L2合金挤压前后的阻尼是应变振幅相关的,随应变振幅增大,合金阻尼提高。     

关于等通道转角挤压应变计算公式的修正

等通道转角挤压应变计算为掌握挤压变形程度、衡量强烈变形效果、正确制定工艺规程、合理设计成形模具提供重要依据。目前国内外强烈塑性变形领域广泛使用Iwahashi Y于1996年提出的应变计算公式。经过分析,指出了该计算公式理论推导不严谨,关于切向速度间断对变形影响的分析有误,对运算过程中的近似处理不当,应变计算结果不正确,未能反映挤压变形的真实情况。根据强烈塑性变形特点,分析了挤压塑性变形区的流动规律,针对该公式存在的问题采取了改进措施,经过详细运算,建立了概念比较完整、理论比较严谨的新公式,并结合实例对两者进行了比较。实例计算结果证明了提出的新应变计算公式的有效性。     

纯铝粉末多孔烧结材料等通道转角挤压

以纯铝粉末多孔烧结材料为研究对象,在200 ℃下采用粉末包套-等通道转角挤压工艺制备了完全致密的块体超细晶材料,研究在挤压过程中3种路径(A、BC、C)对其组织和性能的影响.结果表明:在3种路径挤压下均实现了材料的晶粒细化与致密,其中路径BC和路径A的细化效果优于路径C的;以细化效果最佳的路径BC为例,初始平均粒径为46.8 μm,相对密度为0.88的粗大等轴晶组织经过4道次挤压后得到平均粒径为1.5 μm完全致密的超细晶组织,且屈服强度比初始时提高了两倍左右;3种路径下显微硬度与挤压道次的关系基本一致,即一次挤压后硬度比初始值提高了75%,之后随着挤压道次的增加,硬度增加趋于缓慢.     

等通道转角挤压制备超细晶GCr15钢研究

研究了GCr15钢等通道转角挤压(ECAE)的原理与技术实施手段。通过设计ECAE模具的几何结构,研究了剪切应变累积效应的计算方法。通过对GCr15钢单道次ECAE加工后光学微观组织的观察,讨论了模具几何结构条件(转角与背转角大小)对GCr15钢微观组织变化的影响。结果表明:GCr15钢的ECAE变形组织形态较好地符合理论预测结果;多道次ECAE加工显著改善了GCr15钢的微观组织;通过ECAE工艺,也能够制备出大尺寸致密的细晶材料。     

等通道转角挤压对L2工业纯铝力学性能的影响

利用等通道转角挤压(ECAP)技术挤压工业纯铝L2，探讨了挤压次数对其力学性能的影响。结果表明，随挤压次数的增加，L2的抗拉强度和硬度得到显著提高，抗拉强度可提高95％，硬度提高70％。挤压1次后，其伸长率由40％下降至15％，此后伸长率基本保持稳定。     

不同路径下等通道转角挤压变形规律研究

采用Deform软件探究4种不同路径(A、B_A、B_C、C)对6063铝合金等通道转角挤压变形的影响规律,通过4种路径4道次的等效应变分布特征,分析不同路径对等效应变的大小与均匀性的影响以及其形成原因。利用等通道转角挤压实验,验证了6063铝合金各路径下变形模拟结果的准确性。结果表明,试样中心横截面等效应变值顺序为:A路径 B_A路径 B_C路径 C路径,变形均匀性系数顺序为:A路径 B_A路径 B_C路径 C路径,纵截面等效应变均匀性顺序为:B_C路径 C路径B_A路径 A路径。因此从变形效果来看,A路径是最佳选择;但若考虑材料整体的均匀性,需采用BC路径进行挤压。     

等通道转角挤压制备超细晶材料的最新研究进展

等通道转角挤压(Equal channel angular pressing,ECAP)方法是制备性能优异超细晶材料最常见的大塑性变形方法之一。模角、挤压路径、挤压道次、挤压温度和挤压速度等因素都会影响等通道转角挤压制备超细晶材料的性能;等通道转角挤压的模具也在不断地优化,如背压-等通道转角挤压(Back pressure ECAP,BP-ECAP)模具、可加热的模具以及在等通道转角挤压基础上形成的板材连续剪切技术等,这些新的模具可以改变ECAP变形过程中的组织均匀性。本文综述了等通道转角挤压制备超细晶材料的最新研究进展,并指出了几个需要深入研究的问题及方向。     

等通道转角挤压过程塑性变形行为的研究

等通道转角挤压工艺是一种利用纯剪切变形获得块状超细晶材料的新技术,本文采用坐标网格法进行实验,获得了力一行程曲线和试样网格的变化,并应用Deform-3D有限元软件数值模拟了5052铝合金挤压塑性变形过程,将挤压后的实验结果同模拟结果进行比较,两者吻合较好,以此为基础,分析了挤压变形力和等效应变的分布规律,探讨了塑性变形的行为.     

等通道转角挤压制备超细晶镁合金腐蚀行为研究进展

镁合金较差的耐蚀性制约着其应用进程,等通道转角挤压(ECAP)可实现镁合金的组织超细化,有望在提高镁合金力学性能的同时改善其耐蚀性。综述了当前ECAP制备超细晶镁合金腐蚀行为的研究进展,通过对纯镁、Mg-Al合金、Mg-RE合金等典型镁材腐蚀行为与机理的分析,初步探索了借助ECAP同时实现镁合金强韧化和耐蚀化的可能途径。     

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。     

等通道转角挤压制备超细晶Mg15Al双相合金组织与性能

对高铝双相合金Mg15Al在553K以Bc路线进行了不同道次的等通道挤压(ECAP),获得了超细晶高铝镁合金。通过OM,SEM,TEM分析了ECAP前后合金的微观组织结构及断口形貌,并测试了不同挤压道次后合金的硬度和室温拉伸性能,分析了ECAP细化晶粒机理及其性能改善原因。结果表明,随挤压道次增加,累计形变增强,网状硬脆相β-Mg17Al12破碎,合金晶粒显著细化,但对单相区和两相混合区细化效果不同。在α、β两相共存区内,4道次ECAP后形成100nm～200nm的细晶粒;在α单相区,4道次ECAP后晶粒为1μm以下,且在初晶α-Mg内析出弥散细小的β相,起到细晶强化和弥散强化作用。8道次ECAP后,晶粒略有长大。ECAP使合金的硬度、抗拉强度和延伸率同时得到提高,尤其是4道次ECAP后,硬度提高了32.04%,抗拉强度σb从150MPa提高到269.3MPa,延伸率δ由0.05%提高到7.4%;8道次ECAP后,硬度、抗拉强度略有下降,延伸率略有上升。SEM断口观察显示ECAP使合金拉伸断口形貌由铸态的解理断裂特征转变为延性韧窝断裂特征。     

65Mn钢的等通道转角挤压变形

研究了65Mn钢的等通道转角挤压(ECAP)变形，C方式650C下ECAP变形中，65Mn钢中的渗碳体以周期性弯曲变形、周期性剪切变形、剪切断裂等形式协调ECAP的强烈塑性变形。ECAP使65Mn钢中的渗碳体可以表现出很强的塑性变形能力-观察到最大切变形达到1．9的等效真应变。由于渗碳体的强烈塑性变形，在其内部导入了大量的晶体缺陷甚至亚晶界，为后来渗碳体的加速溶解和球化打下了基础。     

等通道转角挤压的工艺特点及应用前景

等通道转角挤压(简称ECAP)技术是一种新型的制备三维大尺寸块状超细晶材料的工艺方法.对ECAP工艺的技术原理、特点及应用前景进行了概述,以期为材料加工工作者提供一种新的研究思路和技术借鉴.