基于数值模拟的TA1等温等通道角挤压变形行为与试验研究

采用Deform-3D对TA1等通道角挤压过程进行数值模拟,分析材料变形过程的流动规律、等效应力应变分布情况及载荷变化情况。结果表明,材料在模具通道转角处发生剧烈塑性变形,成形载荷迅速增大,整个挤压过程载荷波动剧烈,截面上应力应变分布不均匀。进行了等温等通道角挤压变形试验,结果表明,TA1在400℃下经等通道角挤压后零件表面光顺,无起皱破裂现象;材料的抗拉强度由挤压前404 MPa提高到585.24 MPa,材料显微硬度由211.49 HV提高到261.32 HV。金相结果显示,粗大的原始晶粒挤压后明显细化,在晶粒内部存在少量变形孪晶。     

变形温度对AZ31镁合金等通道转角挤压变形行为的影响

通过建立镁合金等通道转角挤压过程的热力耦合有限元分析模型,对其变形过程中的温度场分布进行分析,并通过微观组织观察和XRD分析,获取变形温度对镁合金变形行为的影响规律。结果表明:等通道挤压过程中试件温度分布不均匀,在模具转角剪切部位温度显著升高,且存在明显的温度梯度。XRD分析和微观组织观察显示,AZ31镁合金变形后,锥面衍射强度显著增强,且镁合金的再结晶速度随着变形温度的升高而显著加快。结合变形过程中温度场的分布状况,建议AZ31镁合金等通道转角挤压的合理变形温度设定为250℃。     

等通道角挤压变形AZ31镁合金的变形行为

研究挤压态和等通道角挤压(EcAE)态AZ31镁合金的变形行为与微观组织的相关性.结果表明,ECAE态AZ31镁合金的室温拉伸屈服强度与晶粒尺寸之间表现出反Hall-Petch关系,且拉压不对称性明显减弱;在室温压缩时表现出应变速率敏感性,并随变形温度升高,应变速率敏感性因子变大.挤压态合金的晶粒度为20 μm,具有典型的挤压丝织构,主要变形方式为基面位错滑移和孪生,导致了合金中明显的拉压不对称性.ECAE态合金平均品粒尺寸约为2μm,织构相对随机化,导致合金压缩时孪生比率明显下降,其他变形模式比率增加,提高了变形抗力,降低了拉压不对称性.ECAE态AZ31镁合金压缩的激活能接近其晶界扩散激活能,晶界滑移在一定程度上导致了合金的反Hall-Peteh关系的出现以及应变速率敏感性的增强.     

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.     

圆形挤压件等通道多弯角挤压变形机理研究

等通道弯角挤压工艺是制备块体超细晶粒材料的重要方法之一.由于等通道弯角单道次挤压获得的挤压件变形分布不均匀,因此,在等通道弯角挤压细化晶粒工艺中必须寻求较好的工艺路线,以避免挤压件变形的不均匀性.通过设计复杂模具型腔模拟了多弯角挤压变形过程,获得了挤压工艺载荷-行程曲线,得出了等通道弯角挤压在不同工艺路线下对应挤压件的变形分布均匀程度,为实验研究圆形挤压件等通道弯角挤压工艺提供可靠的工艺参数和较好的工艺路线.     

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。     

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。     

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-Li-Cu-Mg-Zr合金的循环形变行为

等通道转角挤压(ECAP)方法制备的Al-Li-Cu-Mg-Zr合金主要由晶粒小于1μm的等轴晶组成，循环形变时，ECAP Al-Li-Cu-Mg-Zr合金在应变幅较小时先出现短暂软化，然后持续硬化；在应变幅较大时持续软化直至断裂．ECAP Al-Li-Cu-Mg-Zr合金的Coffin-Manson曲线近似一条直线．这些特性均与文献报道的峰时效Al-Li-Cu-Mg-Zr合金有所不同。     

等通道挤压镁合金工艺的研究

采用等通道挤压(ECAP)对AZ91镁合金在预热温度为350、400、450、500 ℃下进行了2、4、6、8、10道次的挤压.采用光学显微镜和透射电子显微镜分析了试样经过不同的变形工艺的显微组织变化.结果表明,随着挤压道次和变形温度的增加,ECAP变形后的试样表面形态愈加平滑光洁,晶粒可细化到几微米,在透射电镜下观察ECAP后的显微组织,晶粒内部出现高密度位错,产生位错塞积.第二相粒子阻碍位错运动,从而促进动态再结晶,对细化晶粒起着重要作用.     

模具结构对等径角挤压材料显微组织的影响

概述了等径角挤压（Equal ChannelAngular Pressing）制备超细晶材料工艺的研究进展；介绍了ECAP的技术原理和工艺特点；着重分析了ECAP模具对ECAP细晶材料的显微组织的影响，优化ECAP模具结构。     

等通道转角多道次挤压有限元模拟

等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)是一种制备超细晶材料的新工艺.工艺路径的选择对试样的应变分布均匀性有重要的影响.利用非线性有限元软件MSC.Marc对等通道转角多道次挤压过程进行了模拟计算.通过对ECAP中试样沿A路径和C路径6道次挤压的模拟,获得了A路径和C路径等效应变分布规律.结果表明,试样沿C路径的等效应变要比沿A路径更均匀,但C路径对试样端部等效应变的累积效果不如A路径;试样沿A、C两种路径每道次最大挤压力逐渐增加,大小基本相同.     

等径角挤压模设计

介绍了等径角挤压工艺原理,进行了等径角挤压时挤压力计算和凸模、相关配套零件及挤压模的设计。利用该模具成功制备出了平均晶粒尺寸为1.5μm的超细晶粒纯铜柱状材料,经实验分析,所获得超细晶粒纯铜的许多力学性能指标均得到了提高,抗拉强度从原来的235MPa提高到420MPa,硬度从114HV提高到184.3HV,延伸率由原来的45%降低到19%。     

Deformed texture of copper processed by equal channel angular pressing via different angle routes

The commercially pure copper with dimension of 80 mm×20 mm×4 mm was used for equal channel angular pressing （ECAP）, of which their outward appearance coordinate is corresponded with that of rolling deformation modes. Cold-deformed texture was investigated. The results show that the texture character in pure copper processed by ECAP is related with intersection angle （Ф） of the die channel. When Ф is 90° and the sample is extruded for one pass, its texture consists of α and β orientation lines including mainly C, B, S and Goss components, moreover a little rotated cube is found. When Ф is 135°, as extrusion pass increases, the weak texture forms on the scope of deviation from rotated cube （ψ=0°, θ=0°, Ф=45°＋15°） and develops to the ψ=45° fiber mainly including rotated cube. When Ф is 120°, the texture is ψ=45° fiber mainly including rotated cube that is maintained constant as extrusion pass increases.     

Analysis of T-shaped equal channel angular pressing using the finite element method

Plastic deformation behavior in T-shaped equal channel pressing, a modified equal channel angular pressing (ECAP) using T-shaped channel instead of conventional L-shaped channel, is analyzed by using the commercial finite element code DEFORM. Simulations were carried out under realistic conditions by considering the strain hardening of material and friction. The deformation behavior is more complicated and the strain induced is highly localized. Severe plastic strain is localized in the bottom region of the workpiece and very small strain is developed in the other region, which is in good agreement with the experimental results reported in the literature showing the nonuniformity in microstructure and hardness distribution. In addition, the load requirements of the T-ECAP are much higher compared to conventional ECAP.     

等径角挤压工艺的无网格数值模拟研究

等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)工艺,是一种通过材料的剧烈塑性变形,获得大块超细晶材料的有效方法。采用无网格伽辽金法对等径角挤压工艺进行了数值模拟研究,分析了挤压过程中材料的流动规律,研究了模具圆心角、挤压件与模具间的摩擦状况对ECAP挤压效果的影响。随着模具圆心角的减小,挤压件的等效应变增大并且变得更加均匀,但是模具圆心角越小,挤压载荷越大,严重影响模具的使用寿命;摩擦状况对挤压件的等效应变的影响较小,对挤压载荷影响显著。无网格模拟分析结果与实验结果吻合良好。     

等径角挤压过程的计算机模拟

等径角挤压可以在不改变材料横截面的情况下使其反复产生严重的塑性变形,从而降低材料的晶粒尺寸,是制备块体超细晶材料的新工艺。该文采用DEFORM程序对等径角挤压过程进行了模拟,分析了挤压过程中材料的应力、应变、挤压力等的变化及其分布,为今后的研究打下了基础。     

等径弯曲通道变形力的研究

本文利用上界定理计算等径弯曲通道变形 (ECAP)的挤压力 ,为ECAP的模具设计、挤压力的计算提供了一种可行的方法     

等径弯曲通道变形制备超细晶铜的热稳定性

室温下采用等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)C方式进行了纯铜(99.95%)12道次挤压变形。通过等温和等时退火,研究ECAP变形后铜的退火行为,并研究了等径弯曲通道变形和退火后纯铜的显微硬度和显微结构变化。分析了ECAP应变量、退火时间和退火温度对超细晶铜的再结晶行为、抗软化性能的影响。结果表明:ECAP变形后的超细晶铜在退火过程中,表现出不连续再结晶现象;ECAP降低了铜的热稳定性,变形道次越高再结晶温度越低。退火后稳态晶粒尺寸随变形道次的增加而细化,硬度值随变形道次的增加而增大,回归分析表明,晶粒尺寸与硬度之间的关系符合Hall-Petch公式。