晶体塑性模型分析微圆柱墩粗变形尺寸效应机理(英文)

为了分析单个晶粒变形行为对微成形的影响,将自由表面的晶粒看作单晶体构建晶体塑性模型。基于率相关晶体塑性理论,考虑试样尺寸、初始晶体取向及其分布,分析微圆柱体墩粗变形中尺寸效应机理。结果表明,流动应力随着试样尺寸的减小而明显减小,晶体取向的分布对试样流动应力具有显著影响,并随着塑性变形的进行而减小。由于单晶体的各向异性,在试样表层发生了明显的非均匀变形,这将导致表面粗糙度的增加,小尺寸试样则更加明显。过渡晶粒的存在使得晶粒各向异性对表面形貌的影响减小。模拟结果得到了实验验证,这表明所建立的模型适合于以尺寸依赖性、流动应力分散性和非均匀变形为特点的微成形工艺分析。     

微型正挤压实验研究

为了研究晶粒尺寸对微型正挤压工艺的影响,设计微成形实验,在常温下对具有不同晶粒尺寸的微型铜圆柱体坯料进行了微型正挤压成形,获得了微小尺度下材料流动的特点及相关实验参数.实验结果表明:所成形的微型异径杆挤出端长度随着坯料晶粒尺寸的增大而增长;随着晶粒尺寸的增大,凸模的单位压力逐渐减小;但是成形过程中成形力变化趋势并不随晶粒尺寸的变化而变化.     

微型正挤压尺度效应实验研究

为研究晶粒尺寸对微型正挤压工艺的影响,设计了微成形实验,在常温下对具有不同晶粒尺寸的微型铜圆柱体坯料进行了微型正挤压成形,获得了微小尺度下材料流动的特点及相关实验参数。所得实验结果表明,随着晶粒尺寸的增大,成形实验的可重复性变差,即材料出现非均匀流动;凸模的单位压力逐渐减小,但是成形过程中成形力变化趋势并不随晶粒尺寸的变化而变化。     

考虑晶内异质性的微成形材料变形行为（英文）

采用实验和数值建模方法探究微成形中材料变形行为和晶粒变形行为的关系。拉伸实验结果表明,流动应力的离散度随厚度晶粒尺寸比(T/d)的减小而增大,这与流动应力的变化规律相反。显微硬度测试结果表明,每个晶粒都有其独特的变形行为且随机分布于试样中。含晶粒数量越少的试样越容易形成易变形区和发生变形集中现象。最后,建立了一个同时考虑晶粒尺寸、几何尺寸和个体晶粒变形行为的尺寸依赖模型,并通过对比实验证实了该模型的有效性和实用性。     

微成形中材料非均匀流动研究

为了找出微成形过程中材料非均匀流动的特点，在常温下对具有不同晶粒尺寸的微型铜圆柱体进行了镦粗实验。结果表明，微小尺度下材料呈现出明显的非均匀流动，且这一非均匀流动随晶粒尺寸和变形量的增大而剧烈。为微成形工艺设计、模具设计提供了必要的信息与指导。     

基于尺寸效应微成形表面层模型建立与模拟

微产品成形分析和设计必须考虑到尺寸效应的影响.尺寸效应存在两种模型,一利是“晶粒尺寸”效应,另一种是“特征尺寸”效应.主要介绍了国内外对这两种尺寸效应所做的成形工艺实验和尺寸效应对试样成形和材料性能的影响,同时陈述了根据尺寸效应在有限元模拟中建立的表面层模型.研究结果表明,“晶粒尺寸”效应的影响主要体现在试样的应变分布、塑性变形以及变形的均匀性;“特征尺寸”效应对材料流动应力、变形摩擦力等方面表现出不同于宏观尺寸的现象;在有限元模拟中建立的表面层模型的模拟结果很好地解释了这些现象.     

微小尺度镦挤复合成形研究

为了研究晶粒尺寸对微成形工艺的影响,在常温下对具有不同晶粒尺寸微型铜圆柱体坯料进行了微型镦挤复合成形,获得了微小尺度下材料流动特点及相关工艺参数。所得结果表明,所成形的微型杆-法兰件挤出杆端随着材料晶粒尺寸的增大而逐渐呈现出凹凸不平的现象,即出现非均匀流动;随着晶粒尺寸的增大,凸模单位压力逐渐减小;晶粒尺寸的变化对于各个阶段成形力变化趋势没有明显的影响。     

低频振动模式下紫铜压缩变形行为及尺寸效应

通过改变低频振动加载条件,研究了振幅(0.01,0.05和0.1 mm)、频率(10,20和30 Hz)、进给速率(0.01,0.05和0.1 mm·s~(-1))和试样尺寸(Ф1,Ф2和Ф3 mm)对T2紫铜室温压缩变形行为的影响。实验结果表明,振幅对紫铜压缩变形过程的影响最为显著,随着振幅增加,成形载荷呈现较大幅度的降低;不同尺寸试样的实验结果表明,低频振动加载模式下存在明显的尺寸效应,随着试样尺寸减小,成形载荷降幅增大,晶粒尺寸减小。分析认为,振动条件下的变形为动态加载变形,应力的叠加使得内应力提高,并导致所需成形载荷降低。大振幅和小尺寸条件下,实际应变速率更大,能够产生更强的应力叠加,造成成形载荷降幅较大。     

变形-热处理流程对6082铝合金组织的影响

为了探明不同变形和热处理流程对6082铝合金微观组织和力学性能的影响规律,开展了6082铝合金的常规成形、退火-成形以及固溶-成形3种实验,并对微观组织和力学性能进行了表征。结果表明,退火和固溶处理可以减少挤压态试样中小角度晶界的比例,并有效地弱化其单一的强S织构。在400℃/0.1 s~(-1)变形时,退火-成形和固溶-成形工艺可以有效避免常规成形出现异常晶粒长大的现象;在500℃/0.1 s~(-1)变形时,退火-成形和固溶-成形工艺下试样的平均晶粒尺寸比常规成形试样的平均晶粒尺寸有所增加。工艺实验结果表明,采用固溶-成形工艺,6082铝合金锻件的抗拉强度可达到276.0 MPa,略低于常规成形锻件的283.6 MPa,但可以显著减少锻件粗晶,为高质量6082铝合金锻件的生产提供了一种新的路线。     

材料塑性与几何尺寸关系研究

为找出微成形过程中材料塑性与几何尺寸间的关系,在常温下对具有不同晶粒尺寸和几何尺寸的铜试件进行了拉伸实验.结果表明,在试件直径不变条件下,随着晶粒尺寸的增大,材料的延伸率逐渐降低;在晶粒尺寸不变条件下,随着试件直径的减小,材料延伸率在逐渐降低;材料的延伸率与试件晶粒个数有关;随着晶粒尺寸的增大或试件直径的减小,材料延伸率的波动性在逐渐增大.为微成形工艺设计、模具设计提供了必要的信息和基础数据.     

A multi-region model for numerical simulation of micro bulk forming

Due to the small billet size in micro forming, each grain, especially that on the surface layer, has direct influence on the deformation behavior of the billet. The multi-region model was proposed for simulating the micro bulk forming process in this paper. The object in the model is divided into three different regions: the inner polycrystal region, the grain interior of the surface region and the grain-boundary layer in the surface region. Each surface grain has different orientation. Depending on the Hall-Petch formula, which is applicable to describe polycrystal materials, and introducing scale parameters, the constitutive equation of each region is deduced based on the unidirectional compression tests data of the copper specimen. Using the multi-region model, the coining process with micro feature is simulated to investigate the size effect in micro forming. Moreover, an experiment of coining process with micro-feature is performed to verify the correctness of the multi-region simulation model. The experimental results show a good agreement with those in numerical simulation.     

铸造-冷挤压成形铜包铝线工艺及微观组织

采用铸造-冷挤压工艺制备铜包铝复合线材。通过对制品的微观组织进行分析表明,在锥形变形区,界面处铝晶粒均开始得到细化,而中心晶粒直径较大,基本保持原态,组织极不均匀,区域分界非常明显;铜铝边界上铜的晶粒也明显得到细化,铜的中心晶粒直径较大,但两区域形态均为等轴形晶粒,变形体外表面铜的微观组织最为细小,但晶粒形状不很规则。制品全挤出后,铜铝晶粒基本得到完全细化,而且非常细小均匀,铝芯平均直径小于5μm,铜皮平均晶粒直径在10μm左右。界面相晶粒尺寸非常细小均匀,与铜铝两相结合良好。     

剧烈塑性滚柱滚压诱导纯铜表层的梯度纳米/微米结构(英文)

为了研究由剧烈塑性滚柱滚压在纯铜表层诱导出的梯度纳米/微米结构特征及其晶粒细化机制,采用SEM、TEM、XRD、OM等方法观察样品距表面不同深度的组织特点和材料特性。结果表明,滚压所引入的纳米/微米结构层厚度超过100μm。近表层的硬度有显著的提高,这归因于晶粒尺寸的减小,所生成的等轴纳米晶为随机晶粒取向且绝大多数晶界为小角度晶界。粗晶通过位错运动细化至几微米;变形孪生是形成亚微米晶的主要机理;纳米结构的形成由位错运动主导并伴随局部区域的晶粒旋转。     

Effects of deformation parameters on microstructure and mechanical properties of magnesium alloy AZ31B

Plastic deformation and dynamic recrystallization (DRX) behaviors of magnesium alloy AZ31B during thermal compression and extrusion processes were studied.In addition, effects of deformation temperature and rates on the microstructure and mechanical properties were investigated.The results show that the DRX grains nucleate initially at the primary grain boundaries and the twin boundaries, and the twinning plays an important role in the grain refinement.The DRX grain size depends on the deformation temperature and strain rate The average grain size is only 1 μm when the strain rate is 5 s-1 and temperature is 250 ℃.It is also found that the DRX grain can grow up quickly at the elevated temperature.The microstructure of extruded rods was consisted of tiny equal-axis DRX grains and some elongated grains.The rods extruded slowly have tiny grains and exhibit good mechanical properties.     

AZ80合金初始晶粒对其流变应力影响的研究

在Gleeble-3800热模拟机上分别对铸态和预变形态AZ80合金进行了等温压缩,研究了初始晶粒对其流变应力的影响。结果表明,相同条件下,初始晶粒细小的预变形态AZ80合金,其峰值流变应力比铸态合金可降低20%左右,同时变形后的组织也较细密;随着变形量(真实应变)的增大,晶粒尺寸对流变应力的影响减弱。在此基础上,提出了铸态镁合金预变形省力成形方法,为降低镁合金成形力提供了新的思路。     

TC21合金的热压缩变形行为及变形机理

对TC21合金的热变形行为进行研究,通过对该合金变形过程中应变速率敏感性指数m值、热变形激活能Q、晶粒指数P的计算,得出不同应变速率和温度下m值、Q值和P值的变化规律。在绘制动态DMM模型热加工图的同时构建含位错数量的双相钛合金高温变形机理图。应用热加工图分析TC21合金热变形工艺,确定加工失稳区以及适合加工区域。运用双相钛合金高温变形机理图,根据不同温度下TC21合金柏氏矢量补偿的晶粒尺寸、模量补偿的应力值和位错数量预报该合金的热变形机理。     

机械研磨诱导316L不锈钢表层组织的演变

选取具有中等层错能的316L不锈钢进行表面机械研磨处理(SMAT)，制备出纳米结构表层，用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究横截面组织的演变过程．晶粒细化机理如下：奥氏体粗晶内部通过位错湮灭和重组形成位错胞；应变量和应变速率的增加诱发了机械孪生，形成了片层状孪晶；孪晶内部通过位错的运动使显微组织逐渐由片层状向等轴状转变，且晶粒尺寸逐渐减小、取向差逐渐增大；最终形成等轴状、取向呈随机分布的纳米晶组织．同时，对层错能对微观变形方式和纳米化行为的影响进行了讨论。     

U720Li合金高温变形行为及变形机理研究

对U720Li合金的高温变形行为进行了系统的研究。通过对该合金高温变形过程中力学行为特征及组织演变规律的分析与计算,得出了不同应变速率、不同变形温度下应变速率敏感性指数m值、变形激活能Q值和晶粒指数P值的变化规律。分别绘制动态材料模型热加工图及包含位错数量的U720Li合金高温变形机理图。应用动态DMM热加工图分析了合金的适合加工区间。运用U720Li合金高温变形机理图,根据不同温度下U720Li合金柏氏矢量补偿的晶粒尺寸、模量补偿的应力值预报了该合金的高温变形机理。     

一个新的动态再结晶过程的分析模型

应用不可逆热力学方法，本文建立了一个新的动态再结晶过程的分析模型。在这个模型中根据动态再结晶重复形核有限长大机理，分别考虑原始晶粒和再结晶晶粒分布的变化。由于模型不考虑再结晶晶粒形成细节，所以本模型也适用于由亚晶直接转变成新晶粒的情况。这种情况中只有晶界能增加并无明显晶粒长大。由此模型导出了再结晶体积分数及有关晶粒尺寸的演化方程。将这些演化方程插人到作者给出的考虑不同变形机制的热塑性本构关系中，便得到了有动态再结晶过程伴随的热塑性本构关系。这一本构关系不仅适用于一般的热加工变形，还适用于动态再结晶引起晶粒细化所造成的变形机理改变的热变形过程。最后给出一些算例并对一些有关问题进行了讨论。