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铜组织细化的作用

采用高速冲压,对纯铜进行等通道转角挤压(ECAE),利用透射电镜(TEM)观察和扫描电镜的背散射电子衍射(EBSD)分析,研究了应变速度对强烈塑性形变组织细化的作用,讨论了大角晶界超细晶粒的形成机理.结果表明,极快的应变速度可以显著增大大角晶界的百分数达76%,并使晶粒进一步细化,达到0.23 μm.     

等通道转角挤压高铝镁合金的微观组织和力学性能

对三种铸态高铝镁合金进行了等通道转角挤压(ECAP),对挤压前后的微观结构和力学性能进行了测试.结果表明挤压使合金组织显著细化,力学性能明显提高.由于高铝镁合金在高温挤压过程中除α-Mg基体相外,存在较多β-Mg17Al12,两相相互制约,显著降低各相的(动态)再结晶速率,从而容易获得比常规Mg-Al系合金细小得多的组织.结合等通道挤压加工,有望发展高铝镁合金为经济型高强度镁合金.     

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。     

挤压温度对Cu基形状记忆合金等通道转角挤压过程的影响

研究了挤压温度对CuZnAl形状记忆合金等通道转角挤压(ECAP)过程的影响以及挤压后合金组织和性能的变化。结果表明，实验合金在室温下由于变形抗力过大无法进行ECAP处理，而在200℃、250℃、300℃、350℃时都能顺利进行挤压，但在200℃挤压时加工硬化严重，挤压过程无法多次进行；250℃虽无明显的加工硬化，但挤压多次时出现裂纹；350℃挤压晶粒长大比较严重，故本实验合金的最佳ECAP处理温度为300℃。合金在上述四个温度挤压后，硬度都大幅度提高，力学性能得到提高；晶粒大小虽无明显减小，但晶界更加清晰，晶粒更加规则，特别是300℃挤压8次后形成了具有大角度晶界的等轴晶，微观组织得到优化。     

等通道转角挤压过程有限元模拟

等通道转角挤压是一种新的制备超细晶粒材料的技术。对于工业纯铝材料的等通道转角挤压过程 ,采用有限元技术进行模拟 ,分析了挤压过程中材料的应力和应变并对不同摩擦条件下的挤压变形情况进行了分析 ,将有限元分析结果与实际网格变形进行了比较 ,两者结果基本吻合     

等通道转角挤压实验模具设计

介绍了等通道转角挤压实验模具的设计 ,利用该模具可以在实验室制备具有超细尺度晶粒的块状材料 ,是实现晶粒超细化的一种新方法。     

等通道转角挤压工艺有限元分析

用SOLIDWORKS建立等通道转角挤压(ECAP)的几何模型，用有限元软件DEFORM-3D划不同摩擦系数、不同冲头速度时的挤压过程进行了模拟、获得了相应的应变场以及载荷行程曲线，得到了模具的应力分布。模拟结果表明：变形区域集中在两个通道的相交部分；等效应变速率与冲头的运动速度成正比：摩擦系数对应变的分布和变形载荷有较大影响：在一定的摩擦条件下，完成ECAP所需的变形抗力与材料流动应力成线性关系；当通道表面粗糙度Ra为1.6μm时，模具危险点工作应力不会超过变形体流动应力的4.5倍。     

等通道转角挤压过程中fcc金属的微观结构演化与力学性能

系统总结了面心立方(fcc)金属材料在等通道转角挤压(ECAP)变形后的晶粒细化、微观结构演化规律和力学性能.根据ECAP变形的特点,利用具有特殊取向的Al单晶体和Cu双晶体,经过一道次ECAP挤压发现:材料在ECAP模具对角面附近发生严重塑性变形;除了沿模具对角面切应力的作用外,沿垂直于模具对角面的切应力也起重要作用.此外,通过设计特殊取向的Cu单晶体、Al单晶体和粗晶Cu-3%Si合金经过一道次ECAP挤压,系统研究了层错能、晶粒尺寸和晶体学取向对fcc金属形变孪生所需的孪生应力的影响.对具有不同层错能的Cu-Al合金进行多道次ECAP挤压表明,随着层错能降低,Cu-Al合金的晶粒细化机制逐步从位错分割机制转变为孪生碎化机制,最小晶粒尺寸逐步减小,具有较高或较低层错能材料比中等层错能材料更容易获得均匀的微观组织;Cu-Al合金的拉伸强度和均匀延伸率随着层错能的降低同步提高,即随着层错能的降低,Cu-Al合金的强度-塑性匹配性提高.     

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.     

等通道转角挤压模具挤压力计算

介绍了利用上限法求解等通道转角挤压模具挤压力的方法,为等通道转角挤压模具强度设计提供了依据.     

摩擦应力在等通道转角挤压过程中的变化特性

建立了等通道转角挤压有限元模型,分析了不同模具与试样结构条件下摩擦应力随试样行程的变化规律,研究了模具过渡圆角半径与试样过渡圆角半径对挤压过程中摩擦应力大小的影响,获得了不同挤压条件下摩擦应力在挤压过程中的变化特性。结果表明,摩擦应力在挤压初期与挤压中后期呈现出不同变化特性,挤压初期试样左侧最大摩擦应力波动较大,试样右侧最大摩擦应力波动较小。挤压中后期试样两侧最大摩擦应力均波动较小,最大摩擦应力大小趋于一稳定值。模具外角过渡圆角半径变化对挤压初期试样左侧最大摩擦应力有重要影响,而模具内角过渡圆角半径对挤压中后期试样右侧最大摩擦应力的稳定值有重要影响。试样最下端增加一过渡圆角可显著减小挤压初期的最大摩擦应力大小。     

等通道转角挤压中摩擦影响的数值模拟

采用大型商用有限元软件ANSYS对等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing, ECAP)过程进行数值模拟,得到了ECAP变形过程中的等效应变和等效应力分布规律,分析了摩擦对ECAP变形的影响.结果表明,当模具转角φ＝90°、ψ＝0°时,与无摩擦情况相比,摩擦的存在使与模具接触的试样底部金属发生较大的变形,使等效应变和等效应力分布不均;最大等效应变主要分布在试样的底部,最大等效应力主要分布在转角处且比无摩擦时的分布区域有所扩张.同时,无摩擦时,试样与模具外转角处产生"间隙";存在摩擦时,随着摩擦的增大这种"间隙"逐渐减小甚至会消失.     

等通道挤压对纯铜组织与性能的影响

等通道挤压作为强烈塑性变形方法的一种,可使材料的晶粒尺寸细化到纳米级.对纯铜试样进行了不同道次的等通道挤压变形,并对其组织和硬度进行了测试.结果表明,纯铜在进行等通道挤压变形时,先形成条带状亚结构,随着挤压道次增加,这些亚结构逐渐细化,亚界面逐渐转化成小角度晶界,进而转化为大角度晶界.经过等通道挤压变形8道次后,纯铜可细化至40～120 nm大小的纳米晶结构.经等通道挤压后纯铜的硬度显著上升,随着等通道挤压道次的增加,硬度增长趋于平缓,6道次后逐渐趋于饱和.     

等通道转角挤压Mg-3.52Sn-3.32Al合金的组织与力学性能

采用等通道转角挤压（ECAP）Bc路径对固溶态Mg-3.52Sn-3.32Al合金分别挤压1、4和8道次。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪分析合金的组织和相组成,并测试了其室温拉伸力学性能。结果表明,经ECAP挤压后,固溶态合金组织中析出大量细小的Mg2Sn相和极少量的Mg17Al12相。随挤压道次增加,合金的综合力学性能先提高后降低。经4道次挤压后,合金的综合拉伸力学性能相对较佳,抗拉强度、伸长率和硬度分别达到250 MPa、20.5%和61.3 HV9.8,较未ECAP时分别提高43.7%、105%和26.9%。经ECAP挤压的合金室温拉伸断口均呈韧性断裂。等通道转角挤压Mg-3.52Sn-3.32Al合金的力学性能受晶粒尺寸、析出相以及组织织构的共同影响。     

锐角模具等通道转角挤压过程变形分析

等通道转角挤压是制备块体超细品材料的一种重要方法,模具通道内角是影响晶粒细化效果的关键要素.采用刚塑性有限元法对通道内角ψ为锐角(60°≤ψ≤90°)时的挤压过程进行分析,获得了试样在挤压过程金属的流动和变形规律.研究结果表明:在无摩擦的理想状况下,随ψ减小,金属的流动趋于均匀,角部间隙减小,试样整体变形效果增强,当ψ=60°时,角部间隙完全消失并形成变形死区;同时,接触摩擦和模具外圆角ψ对挤压效果的影响随ψ减小而增强;采用适当大小的ψ不仅可以消除尖角锐角模具所产生的缺陷,提高金属流动和变形的均匀性,而且可显著降低所需的变形力.     

温度对纯铜等通道挤压变形组织的影响

为了研究温度对纯铜晶粒细化的影响,分别在室温、160、200、250℃下,对纯铜进行挤压变形。结果表明,在室温下等通道挤压,退火态纯铜随挤压道次的增加,晶粒细化,硬度值逐渐升高,最后趋于饱和。从室温到250℃,随着挤压温度的升高,晶粒的尺寸明显减小,晶粒细化更显著。     

等通道转角挤压Mg-1Zn-2Nd合金的力学性能

试验研究了经过不同道次和路径等通道转角挤压的Mg-1Zn-2Nd合金的硬度及其在不同应变速率和试验温度下的力学性能,观察分析了等通道转角挤压Mg-1Zn-2Nd合金的拉伸断口形貌。结果表明,等通道转角挤压Mg-1Zn-2Nd合金在不同试验温度下的伸长率和屈服强度与挤压道次和路径以及所采用的应变速率密切相关;而且经过不同道次和路径等通道转角挤压的Mg-1Zn-2Nd合金在拉伸加载条件下呈现典型的韧性断裂特征,采用4道次路径C等通道转角挤压的Mg-Zn-Nd合金在300℃时的伸长率最大为381.8%。     

等通道转角挤压对Mg-Li合金力学性能的影响概述

等通道转角挤压（ECAP）是一种高效率的大塑性变形（SPD）技术,用于生产具有优异性能的超细晶粒（UFG）材料。本文总结了经ECAP加工的各种Mg-Li合金的力学性能、加工参数的影响及其相关机理,为未来提高镁锂合金力学性能提供研究方向与支持。