Al-5Ti-B合金等径角挤压变形过程的数值模拟

运用有限元模拟等径角挤压过程(ECAP),分析了试样的变形条件与模具的受力状态和金属的流动规律。材料的变形主要集中在模具两个通道的拐角处,变形梯度较大。在ECAP过程中不可避免产生末端效应,因此试样应该足够长,以便能够产生一个稳定变形区,从而获得良好的挤压效果。挤压速度对等径角挤压的影响不大,考虑到挤压效率的影响,应采用较高的挤压速度。     

Al-5Ti-1B合金等通道转角挤压的组织和性能研究

研究了等通道转角挤压技术对Al-5Ti-1B合金的组织和性能的影响。采用等通道转角挤压技术，在室温下，对Al-5Ti-1B合金进行了4道次挤压试验，并运用x射线衍射仪、金相显微镜和扫描电镜等研究形变前后Al-5Ti-1B合金微观结构的变化。结果表明，等通道转角挤压技术可以细化晶粒，改善了第二相颗粒分布的均匀性，提高了Al-5Ti-1B合金的力学性能。随挤压次数的增加，大块状TiAl3相由20～80μm粗晶粒细化到10μm左右；呈团块状且分布不均的TiB2经挤压后，分布均匀。采用Bc路径，进行4道次等通道转角挤压后，Al-5Ti-1B合金的屈服强度由142．0MPa增加到221．4MPa，提高了56．1％，其维氏硬度由45．2增大到64．9，提高了43．6％。     

NiTiNb合金等径角挤压时的变形行为及微观组织演变规律研究

研究了等径角挤压(ECAP)对NiTiNb合金的变形行为和微观组织演变规律,并分析了挤压道次对组织的影响。结果表明,挤压过程中载荷先增大后迅速降低,4道次变形后,(Ti,Nb)2Ni硬脆相完全消失。此外,TiNi基体相经ECAP变形后明显细化。     

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。     

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。     

等径角挤压制备的超细晶Al-5%Cu合金块材的腐蚀行为

采用全浸泡腐蚀和电化学腐蚀研究等径角挤压制备的超细晶铝铜合金块材在氯化钠溶液中的腐蚀行为。结果表明:超细晶铝铜合金中基体相α(Al)晶粒细小(为200～300nm);铸态组织中网状θ相(Al2Cu)破碎、细化成10μm左右的颗粒并均匀分布于形变α(Al)基体上;形变细化提高铝铜合金在氯化钠介质中的耐蚀性能,表现出全浸泡腐蚀中更轻的腐蚀程度、电化学测试中更大的极化电阻、更正的自腐蚀电位和点蚀电位、更小的腐蚀电流密度。     

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。     

纯钨闭塞式双通道等径角挤压数值模拟及实验研究

采用数值模拟的方法分析单道次纯钨闭塞式双通道等径角挤压工艺的变形特点,并对比等径角挤压工艺和双通道等径角挤压工艺经过Bc路径4道次变形后的应变积累和分布特点。同时,为验证有限元模拟的准确性,开展了物理实验。结果表明,闭塞式双通道等径角挤压变形过程可分为初始阶段、镦粗成形阶段、剪切变形阶段和最终成形阶段。3种工艺经4道次变形后均发生较大的应变积累,但是由于闭式模膛对试样头部的镦粗作用,闭塞式双通道等径角挤压经过4道次变形后等效应变量最大,且等效应变分布最均匀。通过对模具应力的分析,闭塞式双通道等径角挤压和双通道等径角挤压工艺可以有效解决等径角挤压工艺冲头偏载问题,且试样经闭塞式双通道等径角挤压变形后具有较大的静水压力,提高了纯钨塑性,有利于进行多道次变形。闭塞式双通道等径角挤压工艺变形后的试样可分为4个区域:剪切变形区、伸长变形区、头部小变形区和尾部未变形区。     

连续等径角挤压及其成形过程的三维数值模拟

连续等径角挤压是一种制备大尺寸超细晶材料的新技术,它结合了等径角挤压和连续挤压技术的特点,解决了等径角挤压不能制备大尺寸超细晶材料的问题,该技术对超细晶材料的推广应用具有重要意义。利用DE-FORM3D软件对纯铜连续等径角挤压变形行为进行了数值模拟,分析了变形过程中材料的流动、应变和温度变化情况,并对不同变形速度、摩擦条件和模具结构下的变形过程进行了比较,为连续等径角挤压工艺提供了理论指导。     

圆形挤压件等径角挤压过程有限元模拟

等径角挤压(ECAP)是一种利用纯剪切变形获得块状超细晶材料的方法。利用非线性有限元软件对纯铝的ECAP变形过程进行了数值模拟,获得了等效应变和等效应力分布规律,为今后的研究打下基础。     

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。     

等径角挤压有限元模拟模具应力分析

本文利用非线性有限元软件MSC.M arc模拟了等径角挤压(Equal Channel Angu lar Extru-sion,ECAE)过程中模具的应力分布。结果表明:模具拐角处承受的应力较大;摩擦力对等径角挤压过程中模具应力有显著影响。     

高品质Al-5Ti-1B合金线的组织与晶粒细化性能

采用等离子体发射光谱仪、光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜,研究了高品质Al-5Ti-1B合金线的化学成分、显微组织和晶粒细化性能。结果表明,高品质Al-5Ti-1B合金线的Ti、B合金元素含量稳定,Fe、Si、V、K杂质元素含量低。合金线的组织均匀细小,无氧化夹杂物,TiAl3相平均尺寸为16.7μm,TiB2粒子平均尺寸为0.73μm。添加质量分数为0.2%的高品质Al-5Ti-1B合金线可使纯铝铸态晶粒细化到75.7μm,晶粒细化响应时间块,抗衰退能力强,适应铝熔体温度范围宽。研究结果可为细化剂生产企业和铝加工企业在生产、选用高品质Al-5Ti-1B合金线时提供参考。     

国内外Al-5Ti-1B合金线的组织与晶粒细化性能

采用等离子体发射光谱仪、光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪检测分析了国内外Al-5Ti-1B合全线的化学成分、显微组织和晶粗细化效果.结果表明:韩国SLM公司A1-5Ti-1B合全线Fe、Si杂质元素含量较高,国内A厂A1-5Ti-1B合全线TiAl3尺寸较大,TiB2粒子团聚较严重,荷兰KBM公司和国内B厂的Al-5Ti-1B合全线的化学成分、显微组织和晶粒细化性能综合质量较好.     

Al-5Ti-1B合金线对纯铝的晶粒细化作用

采用电磁搅拌连续铸挤Al-5Ti-1B合金线对纯铝进行细化试验,研究了熔体静置时间、合金线添加量以及添加温度对晶粒细化效果的影响。结果表明,熔体静置时间为5min时,合金线的细化效果较好,静置时间在120min之内,细化效果未出现明显衰退现象;随着合金线添加量的增加,细化后纯铝的晶粒尺寸逐渐减小;细化温度为700～730℃时,Al-5Ti-1B合金线具有较好的细化效果,温度为690℃时,晶粒局部粗大,温度为740℃时,细化后纯铝晶粒尺寸较大。     

Ti-6Al-4V钛合金等通道转角挤压有限元模拟

对Ti-6Al-4V钛合金的等通道转角挤压过程进行三维有限元模拟,分析不同的凸模下压速度对等通道转角挤压过程的影响,并结合实际的挤压过程考虑挤压后残留在模具出口通道内的残余试样对挤压下一根试样的影响.结果表明:挤压速度的提高对应力、载荷和温升的影响很大,对应变速率很敏感的钛合金应在有效细化晶粒的前提下降低挤压速度,试验中挤压速度取0.3mm·s-1;残余试样的存在使变形更均匀,但增加了挤压下一根试样时的初始阶段的载荷.     

摩擦对6061铝合金等径角挤压变形的影响

应用Deform-3D软件,对6061铝合金的等径角挤压过程进行了数值模拟,研究了摩擦对挤压过程的影响,并分析了挤压过程中挤压力的变化以及应力和应变的分布情况。等径角挤压试验在1000kN压力机上进行,测定了实际挤压载荷,并采用不同的润滑剂对摩擦的影响进行了研究。结果表明,6061铝合金的等径角挤压变形过程中应力和应变呈不均匀分布,摩擦对挤压过程有着重要的影响。摩擦因数越大,挤压力越大,变形越不均匀。另外,对模拟结果进行了试验验证,结果基本一致。     

AZ91D镁合金等径道角挤压制备半固态坯数值模拟

基于半固态坯采用等径道角挤压（ECAE）制备的应用背景，采用PRO／E建立了等径道角挤压的几何模型，通过压缩实验获取了AZ91D镁合金的高温应力应变曲线，采用有限元软件DEFORM-3D对ECAE挤压变形过程进行了模拟，分析了内外转角部位的应力（平均应力、最大主应力和等效应力）变化、应变分布情况等，以揭示等径道角挤压变形跟模具内转角半径的关系。结果表明，模具内转角半径不为零时，坯料挤压过程中，将有正虚力存在，并且内外转角应力变化不尽相同；应变分布不均匀，具有一定梯度；内转角部位，除了承受剪切，还受到压缩作用，外转角反之。     

变形镁合金触变挤压试验及数值模拟

通过触变挤压模具,对半固态AZ61触变挤压与常规态挤压进行试验,研究了不同成形工艺参数对变形力的影响,并对比了触变挤压数值模拟与试验的差别。结果表明,在触变挤压变形时,挤压温度越高,变形力越小;半固态镁合金材料变形抗力小,应力分布均匀。模拟结果和触变挤压实验基本吻合．说明数值模拟可以为生产工艺实践提供指导。     

等径角挤压Al-4%Mg-0.3%Ce合金的拉伸及断裂行为

对Al-4％Mg-0．3％Ce合金进行了不同道次和路径的等径角挤压（ECAP）加工,对其所加工样品在室温下进行了10^-4～10^-1s^-1不同应变速率的拉伸试验及其断口观察,探讨了ECAP合金的室温拉伸及断裂行为,并与常规热挤压进行了对比分析。结果表明,ECAP合金表现出更高的室温屈服强度,经过不同道次和路径ECAP的合金的拉伸断裂方式为切断型,而常规热挤压合金的拉伸断裂方式则为正断型。