楔形头部试样的ECAP变形行为有限元模拟

应用三维有限元方法对楔形头部试样在等径弯曲通道挤压(ECAP)中的变形行为进行了模拟分析,以比较不同楔形方案(前楔形、后楔形以及楔形头部大小)对金属ECAP变形的影响.结果表明:试样头部为后楔形可以有效的降低加工载荷,显著改善应力/应变分布的均匀性,消除应变集中,避免折叠缺陷,从而获得组织性能较为均匀的试样.     

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。     

纯钛连续等径通道转角挤压的有限元模拟

等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)是一种制备超细晶材料的加工方法.利用ABAQUS有限元分析软件及网格再划分对纯钛的连续等通道转角挤压变形的Bc和C方式进行了三维的计算机有限元模拟,得到了应力应变分布规律和挤压力一位移曲线.结果表明,Bc方式在1、3、4道次挤压后纯钛试样的塑性应变梯度比C方式更小,而最大的压力是2道次.     

等径角挤压中内角半径作用的有限元模拟

内角半径是等径角挤压过程中影响试样变形均匀性的重要因素。运用有限元模拟的方法研究了内角半径在等径角挤压过程中的作用。结果表明,内角半径小易产生空隙;随内角半径的增大,材料流动阻力增大,试样底部速率降低,引起试样严重的不均匀变形与等效应变的不均匀分布。     

工艺路线对等径角挤压变形均匀性的影响

等径角挤压被认为是制备块体超细晶材料最有前景的工艺方法之一.采用刚塑性有限元法分析了不同路线多道次等径角挤压后的等效应变分布.结果表明:一道次等径角挤压后坯料中间主要变形区下部坯料的等效应变较低.A路线多道次挤压后,变形更加不均匀,上下表面的等效应变差值增大;C路线挤压后等效应变分布呈上下表面小,中间较高的分布特征,且随挤压次数的增加,中心和上下表面的等效应变差异增大.B_c路线多次挤压后的等效应变分布较均匀,等效应变较高的区域应变相差较小且所占区域较大.模拟结果对于等径角挤压工艺的制定可起到指导作用.     

挤压件尺寸对等径角挤压成形工艺的影响

为了通过大塑性变形技术制备出满足工业需求的大尺寸块体超细晶材料,采用有限元法模拟了不同尺寸挤压件的1、2道次等径角挤压过程,得到了各挤压件的等效应变、等效应力和载荷曲线.分析得出:挤压件尺寸对等效应变的大小和分布以及等效应力的大小影响甚微;但随着挤压件尺寸的增大,等效应力和2道次等效应变的分布均匀性降低,挤压载荷增大.这表明:经过多道次等径角挤压的大尺寸挤压件可以获得晶粒分布均匀的大块体超细晶材料.     

圆形工件等通道转角挤压应变分布和塑性变形区的三维有限元分析

利用三维有限元方法模拟了圆形工件的等通道转角挤压过程,分析了工件上应变分布情况,其与理论值和二维模拟的结果符合较好.通过对稳定变形阶段塑性变形区的分析,探讨了应变分布不均匀的原因,所得结果有利于理解工件变形过程和优化工艺设计.     

等径通道挤压制备超细晶金属过程中后压力影响的有限元分析

使用有限元方法模拟在等径通道挤压过程中,后压力对材料塑性变形的影响,并对多道次挤压试验结果进行分析比较.结果表明:施加后压力可以有效提高材料每道次挤压的塑性变形程度和分布均匀性.在多道次挤压过程中,施加后压力可以大幅度降低晶粒最终细化尺寸,降低挤压温度来减小温度对晶粒细化效果的影响.     

304L不锈钢等径角挤压有限元模拟研究

在不同温度下对304不锈钢进行等径角挤压有限元模拟,对挤压变形特点及不同温度下的挤压力及等效应力进行对比分析。结果表明,800℃时的最大挤压力是最低的,该温度下挤压对模具有利。工件温度在800℃时,其等效应力最大为267 MPa,在400℃时其等效应力最小为224 MPa,最大变化幅度为43 MPa,整体上看工件等效应力受温度影响较小。304不锈钢在低温条件下进行等径角挤压变形后加工硬化非常严重,随着挤压温度进一步增加,拉伸曲线形貌基本上一致。     

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.     

基于等径角挤压（ECAP）的超细晶铸造镁合金制备研究

研究了铸造镁合金等径角挤压（ECAP）的原理与技术实施手段.通过设计ECAP模具的几何结构,研究了剪切应变累积效应的度量方法.通过对AM60镁合金铸锭单道次ECAP加工后光学显微组织的观察,讨论了模具几何结构条件（转角与背转角大小）对变形组织演化形态的影响.根据多道次ECAP试验的位移-挤压力关系曲线,考察了加工工艺条件（加工道次数、背压与加工速率）对变形组织形态的影响规律.分析了镁合金ECAP加工技术的试验和模拟方案.研究表明：AM60镁合金铸锭的ECAP变形组织形态较好地符合理论预测结果;多道次ECAP加工显著改善了AM60镁铸锭的微观组织;对于具有粗大晶粒的铸造镁合金而言,ECAP工艺能以机械化冶金方式制备其超细晶结构.     

铝合金AL5454等通道挤压工艺的模拟研究

利用Deform-3D对铝合金AL5454挤压件进行ECAP工艺的模拟研究,得出了挤压过程中模具拐角、模具圆心角半径等对挤压件变形等效应力的影响规律,从而为ECAP模具设计、实验研究、工艺参数拟定提供理论指导。     

退火处理对ECAP纯铝L2的影响

采用等通道转角(ECAP)挤压工艺,对原始晶粒为1 mm的工业纯铝L2进行4次挤压,得到了晶粒尺寸为1 μm的近等轴晶组织,然后进行不同温度下的退火处理.研究结果表明,经150℃/2 h退火处理后,硬度基本不变化,与退火前相比,试样的抗拉强度和伸长率分别提高了9%和18%.当退火温度高于200℃时,组织中出现了回复,试样硬度下降.退火温度越高,硬度下降幅度越大.     

等通道转角挤压工艺对TA15合金显微硬度的影响

研究近α钛合金TA15经等通道转角挤压工艺(ECAP)加工后的维氏显微硬度及其变化规律。结果表明:TA15合金经ECAP挤压后,显微硬度显著提高,且合金试样外层硬度略高于芯部。合金的显微硬度与组织畸变程度、位错密度、晶粒尺寸以及相组成等密切相关。相变点以下挤压,挤压温度越低,硬度越高;相变点以上挤压,由于挤压后水冷过程中在β相内产生针状马氏体α′,硬度明显高于相变点以下挤压。模具转角越小,显微硬度越高。随挤压次数增加,硬度先增大后保持基本不变,而挤压路径对硬度的影响与挤压次数、挤压后细化效果密切相关。TA15合金经ECAP后退火,显微硬度明显降低。     

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Al-10Mg-4Si合金的组织与性能研究

在250℃下以Bc路径对Al-10Mg-4Si合金进行4道次和8道次的等通道转角挤压,以求达到改善合金组织和提高合金力学性能的目的.扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对挤压前后的微观组织分析表明:铸态合金基体晶粒比较粗大,第二相Mg_2Si以粗大的汉字状或骨骼状分布于基体晶界处;经ECAP挤压后,基体晶粒得到细化,原粗大的汉字状Mg_2Si被碎化为短棒状或多边形状颗粒,并呈一定的弥散分布.室温拉伸测试结果表明:ECAP4道次挤压后,合金的抗拉强度和伸长率由铸态的166MPa、1.64%提高为322MPa、21.7%;ECAP8道次挤压后,合金的伸长率继续提高为24.7%.但抗拉强度下降到293MPa.     

Equal Channel Angular Extrusion of TB2 Alloy under Different Die Designs by Finite Element Method

采用有限元数值模拟方法研究了不同模具结构设计对TB2合金(Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al)等通道弯角挤压过程的影响。与传统模具几何设计特点相比,新型等通道弯角挤压模具设计的内转角半径要大于外转角半径且均与模具内壁相切。针对模具不同内转角半径和外转角半径对等通道弯角挤压过程的影响,分析了TB2合金等通道弯角挤压过程的变形行为和应变均匀性。结果表明,随着内转角半径分别从1 mm升高至3,5,7和9 mm,TB2合金等通道弯角挤压后的应变均匀性更好和挤压载荷明显增大,较小的外转角半径能够使TB2合金挤压后获得较好的应变均匀性。综合内转角半径和外转角半径的有限元分析结果,当外转角半径为4 mm,内转角半径为5 mm时,TB2合金经等通道弯角挤压后具有最为理想的应变均匀性分布。     

等通道角挤压对AZ91镁合金组织性能的影响

在对等通道角挤压中模具通道夹角、挤压路线和挤压温度研究的基础上,确定了实验中的理想工艺。研究发现,AZ91镁合金经过一个道次的等通道角挤压后,材料中就有大量的超细晶粒出现。随着道次数增加,超细晶粒比例逐渐增多。AZ91镁合金经过225℃四道次+180℃二道次的挤压后,屈服强度和抗拉强度分别达到290MPa和417MPa,伸长率达到8.45%。     

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.     

Al-Zn-Mg-Cu合金新型等通道转角双向镦挤变形行为分析

以超高强度Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象,采用数值模拟和实验相结合的方法对其等通道转角双向镦挤过程进行分析。结果发现,变形过程可以分为近局部镦粗、剪切变形、最后填充三个阶段,变形结束后试样根据金属流动和网格畸变程度划分为小变形区、不变形区、剪切变形区、剧烈变形区。不同加载方式使变形区域发生不同程度偏移,上下冲头速度差越大,变形均匀性越差,速度比为1时可获得最大的应变量为3.97,且变形均匀性系数最低为1.89。同时,对不同路径下的多道次变形行为进行研究,发现4道次结束后,B路径比A路径变形更加均匀充分,其变形均匀性系数降低了29 %,剪切变形区占比提升了14 %。