金属材料的等通道转角挤压研究进展

本文综述了等通道转角挤压这种新的金属材料加工及晶粒细化工艺的研究进展 ,主要包括等通道转角挤压的技术原理 ,不同工艺路线的影响 ,显微组织特性和力学性能特点等     

超细晶材料制备新工艺——等径角挤压

综述了等径角挤压制备超细晶材料领域的最新研究进展,包括等径角挤压的工艺原理,显微组织演化规律,等径角挤压材料微观组织特征和力学性能等。     

应用等通道转角挤压(ECAP)技术制备超细晶钛合金

等通道转角挤压(equal channel angular pressing,ECAP)是一种强塑性变形技术,能有效细化材料的微观组织,提高材料性能,改善难变形材料的成形性.简述了ECAP技术制备超细晶钛合金的原理和技术现状,分析了不同工艺参数对钛合金ECAP变形过程和材料性能的影响以及晶粒细化的微观机制.     

Effect of SiC‐Reinforcement and Equal‐Channel Angular Pressing on Microstructure and Mechanical Properties of AA2017

This article deals with powder metallurgical production and modification of properties of a composite material based on an age‐hardenable Al–Cu alloy. The main objective is to improve the mechanical properties by particle reinforcement and equal‐channel angular pressing (ECAP). Our approach makes use of four hardening mechanisms: precipitation hardening, particle reinforcement, strain‐hardening, and grain boundary hardening associated with an ultrafine‐grained microstructure produced by ECAP. The main processing steps are high‐energy ball milling, hot‐isostatic pressing, extrusion, heat treatment, and a single ECAP pass. Microstructures are analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy, and scanning transmission electron microscopy. The mechanical properties are characterized by hardness measurements and quasi‐static tensile testing. Our experimental results show that the proposed processing route results in a nearly homogeneous distribution of SiC particles in the matrix. The combination of particle reinforcement and ECAP leads to an improvement of ultimate tensile strength by almost 300 MPa compared to the unreinforced alloy. A subsequent heat treatment leads to a further increase in hardness and strength that can be related to changes in the defect structure. Our study provides detailed information on how processing steps, microstructures, and mechanical behavior are interrelated in this technologically relevant class of materials.     

Mechanical Properties,Fatigue Life,and Electrical Conductivity of Cu–Cr–Hf Alloy after Equal Channel Angular Pressing

Structure, mechanical, and service properties of a Cu–Cr–Hf alloy after quenching, equal‐channel angular pressing (ECAP), and subsequent aging have been studied. The positive effects of ultrafine‐grained structure formation (grain/subgrain size of ≈200 nm) during ECAP and strengthening particles precipitation upon subsequent aging at 450 °C on the mechanical and fatigue properties of the alloy are shown. Ultrafine‐grained Cu–Cr–Hf alloy after aging shows increasing in the fatigue limit on the basis of 10⁷ cycles from 185 to 375 MPa relative to that of the initial coarse‐grained state. The alloy after ECAP and aging also exhibits sufficient elongation to failure (11.4%) and good electrical conductivity (78%IACS).     

等通道转角挤压制备Ag/Ti3AlC2复合材料及其热处理研究

采用等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing, ECAP)并结合热处理制备了Ag/Ti₃AlC₂复合材料。通过XRD、SEM分析物相和形貌, 探讨了不同热处理条件下Ag/Ti₃AlC₂材料的电阻率和力学性能。结果表明: 采用ECAP可以明显致密化Ag/Ti₃AlC₂疏松坯体, 且在ECAP的剪切作用下, 层片状Ti₃AlC₂颗粒沿基面分层并按一定方向排列。Ti₃AlC₂的定向排列使材料性能呈现各向异性: 垂直于Ti₃AlC₂排列方向时, Ag/Ti₃AlC₂材料的电阻率和压缩强度更高。后续热处理提升了Ag/Ti₃AlC₂的电阻率和压缩强度, 并发现在800 ℃时增幅显著。这主要归因于Ag与Ti₃AlC₂在高温下明显增强的界面反应。本研究表明采用ECAP方法可以在致密化Ag/MAX复合材料的同时调控其显微组织, 而结合热处理可以进一步调控界面反应并优化材料性能。     

等径角挤压的最新研究进展

尽管很早就有人提出等径角挤压技术,但是直到20世纪90年代初才得到学者的重视.主要介绍了该技术的国内外最新研究成果,以及目前还存在的问题,并对今后的研究提出了几点意见.     

等径角挤压Cu-10%Cr合金过程塑性

等径角挤压(EACP)能够制备具有超细晶粒的致密材料,而且其材料具有优良的机械性能.所以,等径角挤压是目前材料研究的热点之一.在本文中,建立了Eshelby等效夹杂方法的模型,并采用有限元方法对Cu-10%Cr合金的等径角挤压过程进行了模拟.研究了等径角为90°和120°时的两种模型,并对两种模型中材料的等效应变分布,瞬时应变和变形形状变化,以及截面硬度分布进行了分析.研究结果表明,等径角为120°的模型中材料的应变分布比等径角为90°的模型更加均匀;此外,两种模型中材料的硬度分布与应变分布具有较强的联系,等径角为90°的模型中,材料具有较高的硬度值和更加剧烈的硬度变化.两模型硬度最大值差别达到了8.5%.     

用废纸与木片制备复合包装材料的热压工艺研究

热压温度与热压时间是热压工艺的主要参数,是影响废纸－木材复合材料物理力学性能的重要因素.为了获得较好的热压工艺条件,以杨木刨花为原料,废纸为补充原料,异氰酸酯改性的脲醛树脂为胶黏剂,生产了废纸－木材复合材料,并测试了热压温度与热压时间对废纸－木材复合材料物理力学性能的影响.试验结果表明：随着热压时间的延长,废纸－木材复合材料的物理力学性能相应地提高;在140～170 ℃的热压温度范围内,升高热压温度有助于提高废纸－木材复合材料的物理力学性能.废纸－木材复合材料较适宜的热压工艺条件为：热压时间为每mm板厚30 s,热压温度为170 ℃.     

等通道转角挤压制备超细晶材料的研究与发展

等通道转角挤压(Equal channel angular pressing,ECAP)是大塑性变形制备超细晶材料的方法之一,具有大晶粒尺寸的材料可以在室温下挤压达到超细晶尺度。从ECAP模具参数、工艺条件影响因素、模具及制备方法改进、细化机理、制备的超细晶材料组织稳定性及性能方面进行总结,并结合部分研究结果可知,ECAP模具正在不断被优化和改进,复合挤压技术不断出现,目前已实现超细晶材料的连续ECAP挤压制备技术。等通道转角挤压的晶粒细化主要是由于剪切力的作用和第二相粒子的作用,ECAP晶粒细化机理及组合工艺的研究是目前研究的热点。超细晶材料在不同领域的应用对其性能提出的更高要求,对其大塑性变形制备技术本身也是挑战。     

Thermophysical Properties of Aluminum 1060 Fabricated by Equal Channel Angular Pressing

Equal channel angular pressing (ECAP) has the advantage of enabling an ultrafine grain size. Aluminum 1060 is used as a power plant material because of its favorable electrical properties. However, the weak strength of aluminum limits its application. In this study, the thermal conductivity and electrical conductivity of Al 1060 made by ECAP was investigated. ECAP was conducted through the die having a channel angle of 90° and a corner angle of 20° at a temperature of 473 K with a strain rate of 2 mm · s⁻¹. The specimen was then processed with 1 to 8 passes by the route Bc method with 90° rotation. In the case of eight passes, the grain size was reduced to as small as 300 nm. As a result of the ECAP, the tensile strength was raised from 75 MPa to 134 MPa, while the electrical conductivity did not show a significant difference after eight passes. The thermal conductivity gradually decreased with ECAP passes, because of the decreased grain size by ECAP.     

等径弯曲通道变形的有限元模拟现状

等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing 简称ECAP)由于能直接制备块状超细晶材料而备受关注.介绍了等径弯曲通道变形(ECAP)及有限元数值模拟的基本机理,并在此基础上讨论了有限元模拟在ECAP变形中的研究及发展现状.随着ECAP的深入研究和工业化的进一步发展,有限元数值模拟必然在该领域中得到越来越广泛的应用.     

镁合金双通道转角挤压有限元分析

基于有限元分析软件建立了双通道转角挤压模型,对AZ91镁合金挤压变形过程进行了模拟,并对挤压变形过程、等效应变、挤压力等模拟结果进行了分析。模拟结果表明:双通道转角挤压所需要的挤压力要大于传统的等通道转角挤压,通道夹角越大,挤压所需要的挤压力越小;双通道转角挤压获得的总的应变更大。     

摩擦力在ECAP成形时作用的有限元模拟

应用有限元方法对一种全新的可应用于板料的等通道角挤压(ECAP)方法中摩擦力的作用进行了有限元模拟.计算模拟结果表明,不同于常规的等通道角挤压中摩擦力的负面影响,在板料等通道角挤压方法中一定的摩擦力和尺寸精确的模具结构却是保证此类等通道角挤压正常进行的关键.     

用等通道转角挤压法制备的超细晶铜的腐蚀性能

超细晶铜具有较高的使用价值,过去对其腐蚀性能研究不多.将工业纯铜退火后,通过等通道转角挤压(ECAP)法挤压成超细晶材料,采用浸泡和电化学方法,结合扫描电镜表面分析技术研究了退火态纯铜和ECAP制备的块体超细晶铜在HCl水溶液中的腐蚀性能.结果表明:用ECAP法制备的超细晶铜结构致密,具有比退火态铜更高的自腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度,耐腐蚀性能更强;在不同浓度HCl溶液体系中,超细晶纯铜的失重速率比退火态纯铜小;随着溶液浓度的降低和浸泡时间的延长,超细晶铜和退火态铜的失重速率均减小并趋于稳定;浸泡腐蚀2周后,与退火态铜易发生局部晶间腐蚀相比.超细晶纯铜的均匀腐蚀占主要优势.     

新型等径角挤压工艺下的5052 铝合金变形行为的有限元模拟

目的采用新型复合大塑性变形技术正挤压-等径角挤压工艺(FE-ECAP),研究5052铝合金在室温条件下的变形行为。方法基于有限元分析软件DEFORM-3D,在FE-ECAP工艺下对5052铝合金进行有限元模拟,研究变形过程中挤压载荷、等效应变、金属流动速度等场量的分布规律。结果 5052铝合金在FE-ECAP变形过程中,挤压载荷曲线呈双峰形态分布,在挤压模口附近达到第一次峰值,第二次出现在转角处,挤压载荷值为347 k N,同时也是整个挤压过程的最大值;经过FE-ECAP变形后,等效应变大量累积,使得主要变形区达到了高度均匀的变形状态;坯料外转角处金属的流动速度值大于内转角处的流动速度值。结论根据以上结果分析,在FE-ECAP工艺下,为使变形坯料性能优越,应尽量提高坯料变形的均匀性。     

Ti-6Al-4V钛合金等通道转角挤压的有限元模拟

运用有限元方法对Ti-6Al-4V钛合金等温等通道转角挤压过程进行了模拟,获得了摩擦因子、挤压角、过渡角等挤压参数对材料变形区的应变分布和挤压载荷的影响规律.结果表明:摩擦因子的增大引起局部应变集中,摩擦因子为0.5时,最大挤压载荷比零摩擦条件时提高了2.37倍;增大挤压角有利于获得均匀等效应变,减小挤压载荷,但同时减小了单次变形的应变量;减小过渡角可以扩大均匀应变区域,但过渡角过小会引起通道转角处的严重应变集中.     

热等静压工艺参数对ZTC4钛合金力学性能的影响

为了使ZTC4钛合金铸件具有较优的力学性能,系统地研究了热等静压温度、时间、压力等工艺参数对ZTC4钛合金铸板力学性能的影响.结果表明:热等静压工艺参数变化对ZTC4钛合金室温拉伸性能、弯曲性能都有影响,其中对ZTC4钛合金伸长率的影响最为明显,但对冲击性能影响不显著.综合考虑各因素,在920℃/125MPa/2h热等...     

一种CL-20基混合炸药等静压装药工艺安全性分析

为确保炸药在等静压装药工艺过程中的安全性,对一种CL-20基混合炸药(GMD-15)的本质安全性及其与接触材质的相容性进行了分析;运用数值模拟、力学性能测试、热安全性能测试手段,重点分析了GMD-15等静压压制工艺过程中的受力安全性以及热安全性。数值模拟表明:140 MPa条件下,等静压压制药柱的温升为7℃,小于普通模压(29℃);力学性能测试中以≥5 MPa/s的应力率对GMD-15药柱施加压应力,药柱没有发生爆炸或者燃烧;热安全性能测试中以1.5~2.0℃/min的升温速率对GMD-15药粉进行加热,190℃药粉方发生反应,将GMD-15药柱在108℃左右恒温3 h,未发生反应。分析认为,等静压压制GMD-15工艺过程安全,不会导致炸药发生热爆炸。     

等径角挤压过程中材料的流变行为研究

分析了等径角挤压过程中材料流变的原因和特征,认为每道次挤压材料内部发生的剪切变形量与时间的函数曲线呈近似正态分布,适当升高温度和增加背压能有效减小难变形区,降低通道与试样接触面之间的摩擦能减小材料内部的滞变区.通过实验证明,随着挤压道次的增加,材料内部的滞变区将减小,均匀化程度会逐步提高.