等通道转角挤压(ECAP)工艺的研究现状

等通道转角挤压(ECAP)是一种大塑形加工技术,可细化合金组织,改善性能,提高材料的成形性.本文概述ECAP法的基本原理、剪切模式与变形规律,分析摩擦因素对变形的影响,综述中国在ECAP合金组织、性能方面的一些研究成果.     

AZ31镁合金等通道挤压组织性能的研究

研究等通道挤压工艺(ECAP)对AZ31镁合金的晶粒细化效果,采用自制的90°模具,在四种路径下(A、Ba、Bc、C)对材料进行ECAP变形后的微观组织和力学性能进行分析。结果表明,每挤压一次试样沿相同方向旋转90°的挤压路径晶粒细化效果较好,随着挤压道次增加,晶粒发生细化,力学性能发生改变,当挤压到4道次,平均晶粒尺寸由原来的70μm细化为6μm,抗拉强度从307.1 MPa变为268.1 MPa,伸长率达到45%。拉伸断口韧窝数量增多。     

等通道转角挤压镁合金的微观组织和力学性能

采用自制的90°模具,分析不同的ECAP挤压路径对AZ31镁合金变形后的微观组织和力学性能的影响;对挤压后的试样进行显微组织观察、硬度测试,研究等通道挤压工艺(ECAP)对AZ31镁合金的晶粒细化效果.结果表明:Bc路径晶粒细化效果较好,随着挤压道次增加,晶粒发生细化,7道次后晶粒尺寸由原来的70μm细化到4.8μm左右;硬度值随道次增加显著提高,3道次后达到最大值90.81MPa,之后随道次增加,硬度略有下降,趋于稳定.     

等通道转角挤压处理的镁合金AZ31的低周疲劳行为

研究了一道次等通道转角挤压(ECAP)处理的镁合金AZ31挤压棒材的低周疲劳行为,结果表明:在塑性应变幡为0.5％时,材料表现出显著地循环软化;而在应变幅不大于0.2％时,基本表现为循环稳定或微弱的循环软化.疲劳裂纹主要萌生于细晶区,并沿着细晶区扩展,并导致最终的断裂.     

等通道挤压后镁合金的微观结构研究

对Mg-6Zn-IGd-0．6Zr合金在预热温度为350、400、450℃下进行了2、4、6道次的挤压。采用光学显锻镜和透射电子显微镜分析了试样ECAP变形前后的显微组织变化，采用显维硬度计对Mg-6Zn-1Gd-0．6Zr合金ECAP变形前后进行了硬度测试，采用X-射线分析法分析了ECAP变形过程中晶面的转动。结果表明：ECAP不仅能够将晶粒细化到纳米级，而且能够提高材料的硬度；Mg-6Zn-IGd-0．6Zr合金ECAP变形后晶粒内部出现高密度位错．促进动态再结晶，对细化晶粒起着重要的作用。     

等径弯曲通道变形工艺的研究及进展

综述了等通道转角挤压的工艺原理、剪切变形特征、不同工艺参数对显微组织及材料的性能的影响，对该工艺的前景进行了展望。     

等通道转角分流模挤压AZ31镁合金管材

采用等通道转角挤压(ECAP)技术改良了传统挤压模具分流孔;通过螺旋槽焊合模腔,挤出了壁厚2 mm的管材。研究了镁合金的组织变化及材料的性能。结果表明:挤压态合金组织均匀,晶粒细小(平均晶粒尺寸约为12.5μm)。等通道转角挤压的细化晶粒过程、动态再结晶以及退火再结晶使合金具有良好的组织结构和力学性能。挤压态试样断口呈现为脆性解理断裂方式,退火态试样断口则表现为脆性和韧性混合断裂机制。     

MB15合金等通道转角挤压组织模拟和实验分析

采用等通道转角挤压(ECAP)对MB15合金试样进行挤压,利用有限元软件DEFORM-3D进行ECAP晶粒组织模拟,探索采用有限元模拟与实验分析相结合的方法,研究镁合金ECAP成形过程的晶粒组织变化规律。模拟结果表明:数值模拟后试样从头部P1处、中部P2处到尾部P3处的晶粒组织细化程度明显减小,平均晶粒尺寸从初始的13.32μm减小到2.3~3.1μm;采用ECAP方法进行一道次挤压,试样的平均晶粒尺寸从13.32μm减小到2.2μm。对比数值模拟与实验分析结果表明:两者在晶粒细化程度上吻合良好。     

等通道转角挤压对AZ80A镁合金晶粒细化的影响

利用预先经(400±5)℃×16h均匀化处理的10mm×10mm截面的条形试样在280℃下对AZ80A铸态合金进行等通道转角挤压试验,研究了挤压路径、挤压道次和多步法挤压对晶粒细化和力学性能的影响.结果表明,ECAE8道次挤压变形可把晶粒细化到6μm以下:在一定范围内增加道次数和降低变形温度均有助于组织细化;在相同道次和挤压路径下多步法ECAE变形由于降低了后续变形温度从而获得了晶粒更加细小的镁合金.     

温度对AZ80镁合金等通道转角挤压组织性能的影响

对镁合金AZ80分别在温度320℃和200℃下进行多道次等通道转角挤压。在较高温度320℃挤压时,晶粒尺寸先减少后增加,硬度先增加后降低。在较低温度200℃下挤压,初始道次挤压后,材料内位错密度和孪晶含量增加,相对应的硬度增加幅度显著;挤压4道次后,大部分区域晶粒细化到200nm左右。受晶粒细化强化与织构软化的共同作用,硬度较前两道次增加幅度不明显。     

ZK60镁合金ECAP变形组织及力学性能

在300℃温度下对ZK60镁合金进行了不同道次的等通道挤压(ECAP).研究了ECAP挤压对合金显微组织、室温力学性能和高温抗蠕变性能的影响.结果表明,合金铸态组织主要由α-Mg基体、Mg7Zn3相和MgZn相组成.等通道挤压可显著破碎层片状MgZn相并使其趋于弥散分布,同时基体组织也得到细化.挤压2道次后,合金的室温抗拉强度由170MPa增加到250MPa,伸长率由7％增加到17.7％.挤压4道次后,合金的伸长率进一步增加到20％,而抗拉强度却下降至242 MPa;合金的高温蠕变寿命由铸态1.4h延长到44.8h,稳态蠕变速率减小了约一个数量级.     

等通道挤压Mg2Si增强ZK60镁合金的显微组织及力学性能

研究等通道挤压(ECAP)对ZK60+2Si镁合金显微组织、室温力学性能和高温抗蠕变性能的影响。结果表明,合金铸态组织主要由-Mg基体、Mg2Si相和MgZn相组成,等通道挤压可显著碎化原粗大汉字状Mg2Si相并使其趋于弥散分布,同时基体组织也得到细化。挤压4道次后,合金的室温抗拉强度由154.8MPa增加到270MPa,伸长率由4.5%增加到17.5%。挤压6道次后,合金的伸长率进一步增加到21%,而抗拉强度却下降至261MPa;合金的高温蠕变寿命由铸态20h延长到203h,稳态蠕变速率下降了约1个数量级,这主要是因为细小颗粒状MgSi相有效阻止了晶界滑移。     

ECAP变形后超硬铝合金的电化学腐蚀行为

采用电化学测量技术,研究了等径转角挤压方法(ECAP)变形后的AA7075-T651铝合金在NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明:同道次ECAP状态下,随着Cl-浓度增加,AA7075-T651的自腐蚀电位和点蚀电位负移,耐腐蚀性能降低;而在同浓度NaCl溶液中,随着ECAP挤压道次增加,AA7075-T651的自腐蚀电位和点蚀电位正移,耐腐蚀性能提高。本次试验也表明了Cl-浓度对于该铝合金耐腐蚀性能的影响程度要远超过ECAP技术。     

AZ80镁合金温变形性能实验研究

通过对AZ80镁合金进行不同变形温度和应变速率的压缩实验,讨论了不同应变速率条件下,变形过程中试样温升对流变应力的影响。结果表明,通过升高变形温度并降低变形速率可使镁合金迅速达到动态再结晶状态,从而有利于镁合金的晶粒细化,为后续制定温变形工艺参数提供理论依据。     

镁合金挤压成形技术的研究进展

挤压是高性能镁合金产品成形的有效方法之一.概述了镁合金挤压成形的特点、挤压工艺参数对镁合金组织性能的影响.进一步分析了镁合金挤压成形技术的现状,总结评价了挤压工艺,并指出目前存在的问题及今后的发展趋势.     

往复挤压ZK60-CT镁合金组织演化

对ZK60镁合金进行了不同道次的往复挤压,研究往复挤压条件下组织演化。结果表明:往复挤压道次的增加有利于晶粒的细化和强化相的析出。4道次往复挤压后晶粒为6μm的均匀等轴晶,析出相细小、均匀、弥散分布;正挤压-ZK60-CT镁合金组织不稳定,往复挤压有利于提高ZK60镁合金组织稳定性;往复挤压ZK60-CT镁合金的细化机制为动态再结晶细化和粒子细化。     

AZ31B镁合金半固态挤压试验研究

对AZ31B镁合金半固态挤压成形管材进行了试验研究,确定了材料加热温度、搅拌时间、搅拌速率、静置时间及半固态浆料浇注温度等成形工艺参数,分析了镁合金管材挤压制件的显微组织与力学性能及其影响因素.结果表明,半固态镁合金挤压制件组织的晶粒细化,小而均匀,尖角钝化,表现出明显的塑性变形特征;制件的抗拉强度、伸长率、断面收缩率、硬度及冲击韧度均有较大幅度的提高.     

镁合金汽车轮毂挤压成形工艺研究

通过对镁合金汽车轮毂成形难点的分析,制定出一套合理的成形方案.重点介绍了正挤压工序.通过分析坯料预热、模具预热及挤压速度等对正挤压的影响来合理控制坯料预热温度、模具预热温度、挤压速度以实现镁合金轮毂产品的成形,从而获得力学性能优于铸造成形的汽车轮毂.该工艺的提出为汽车轮毂的发展提供了有价值的参考依据.     

挤压轮转速对AZ31镁合金连续挤压显微组织的影响

在250型连续挤压机上对挤压态AZ31镁合金进行连续挤压试验,观察比较挤压前后在纵截面上的组织变化,并研究挤压轮转速对AZ31镁合金显微组织的影响.结果表明:经过连续挤压后,AZ31镁合金晶粒得到细化;随着挤压轮转速的提高,在产品心部区域的晶粒尺寸逐渐增大;当挤压轮转速为7.0 r/min时产品的表层和心部区域的显微组织趋于均匀.