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.     

AZ91镁合金等通道转角挤压有限元分析

以AZ91镁合金为研究对象,建立了等通道转角挤压三维模型。运用DEFORM-3D有限元软件进行了模拟,分析了温度和摩擦条件对AZ91等通道转角挤压过程中的等效应变、挤压力的影响。结果表明:试样在两通道转角处的变形较剧烈;随着温度的升高,等通道转角挤压所需要的最大挤压力变小;摩擦系数越大,等效应变变化梯度越大,塑性变形均匀性越低。     

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。     

转模等通道转角挤压路径对AZ31镁合金组织和力学性能的影响

利用3D转模等通道转角挤压(3D-RD ECAP)设备, 对AZ31镁合金进行了A', B_A', B_C'与C' 4种路径的ECAP实验. 对试样的显微组织观察显示, 经4种路径挤压后合金显微组织都明显细化, 但不同路径对微观组织和力学性能的影响不同. 经A' 和B_A'路径挤压的试样组织中晶粒尺寸和硬度分布比其它两种路径挤压的试样更均匀, 且显示出更高的塑性. 通过对各种路径挤压过程中试样内部立方单元的变形分析, 揭示了传统的剪切模型理论的不足. 利用有限元方法模拟了试样ECAP的形变过程, 证实材料在变形过程中各部位受力差异很大. ECAP对试样变形的均匀性主要取决于拉/压应力交替作用于试样各个部位的顺序, 而与传统剪切模型中的立方单元变形规律没有直接关系.     

等通道转角挤压对AZ91镁合金组织的影响

分别采用转角为100°、110°、120°的三个凹模,在A、Ba、Bc、C四种路径下进行等通道转角挤压实验.实验发现,当模具温度为380℃时,AZ91镁合金通过等通道转角挤压工艺可以挤压出宏观外形完整无裂纹产生的试样;经过几个道次的等通道挤压后,材料中就有大量的超细晶粒出现;当模具角度为100度时,以C路径进行挤压,随变形道次的增加,其细化过程稳定,细化效果最好;经过4次挤压晶粒平均直径可达到3μm.     

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.     

工艺参数对AZ31镁合金等通道转角挤压过程中挤压力的影响

建立了等通道转角挤压有限元分析模型,对不同模具内角、外角半径以及不同摩擦系数条件下的等通道转角挤压过程进行了模拟,分析了模具内角、外角半径以及不同摩擦系数变化对挤压过程中挤压力变化和各阶段挤压力峰值的影响,并以AZ31镁合金为试验对象进行了挤压试验,获得挤压力变化曲线,对模拟分析结果进行了验证。结果表明:模具内角对挤压力大小有较大影响,各挤压阶段内挤压力峰值随内角增加而显著减小,而模具外角半径增加仅减小TA段内挤压力峰值,对TB和TC挤压力影响较小;摩擦系数对挤压力大小影响明显,随着摩擦系数的增加,挤压力不断增加,TA和TB段内挤压力峰值呈线性增加。     

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℃。     

双相合金Mg-8Li-1Al的等通道转角挤压Ⅱ.挤压后合金的室温拉伸性能

随着等通道转角挤压(ECAP)次数的增加，Mg-8Li-1Al(质量分数，％)合金的室温拉伸强度和塑性同时增加，对应1，2，3，4次ECAP，合金的屈服强度分别为169，185，196和198MPa，延伸率分别为12％，14％，25％和27％，微观组织分析表明，ECAP方法在细化两相组织、提高合金强度的同时，还改善了α相组织的均匀性和等轴性，并使各晶粒间的取向差逐渐增大，这种处在非平衡状态的、具有较大取向差的晶界结构，在室温拉伸变形过程中可激活晶界滑移或晶粒转动等变形方式，进而使材料的塑性随道次增加而得到提高。     

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。     

Friction stir welding of AZ31 magnesium alloys processed by equal channel angular pressing

Equal channel angular pressing (ECAP) is an effective thermo-mechanical process to make ultrafine grains.An investigation was carried out on the friction stir welding (FSW) of ECAPed AZ31 magnesium alloys with a thickness of 15 mm.For different process parameters,the optimum FSW conditions of ECAPed AZ31 magnesium alloys were examined.The basic characterization of weld formation and the mechanical properties of the joints were discussed.The results show that the effect of welding parameters on welding quality was evident and welding quality was sensitive to welding speed.Sound joints could be obtained when the welding speed was 37.5 mm/min and the rotation speed of the stir tool was 750 r/min.The maximum tensile strength (270 MPa) of FSW was 91% that of the base materials.The value of microhardness varied between advancing side and retreating side because of the speed field near the pin of the stir tool,which weakened the deformed stress field.The value of microhardness of the welding zone was lower than that of the base materials.The maximum value was located near the heat-affected zone (HAZ).Remarkable ductile character was observed from the fracture morphologies of welded joints.     

基于等通道转角挤压的V-5Cr-5Ti合金晶粒细化机理研究

研究了等通道转角挤压（ECAP）技术处理V-5Cr-5Ti合金的可行性,并分析了后续退火处理对合金硬度和微观组织的影响规律,进而探讨了合金的晶粒细化机理。ECAP采用相关模具在万能试验机上进行,在真空炉中进行退火,利用维氏硬度计进行硬度测试,采用X射线衍射（XRD）分析相结构,光学显微镜（OM）观察微观组织。研究结果表明,在室温下V-5Cr-5Ti合金可以顺利进行两道次ECAP过程,后续配合950℃以上温度退火,晶粒尺寸可以从约100μm被细化到约30μm。V-5Cr-5Ti合金的晶粒细化机理不同于传统体心立方合金,在挤压过程中,原始晶粒发生自转动,原始晶界清晰可见,未被碎化,但晶内出现大量的剪切滑移带。在后续退火过程中,细小晶粒在原始晶粒内部的剪切滑移带上形成,最终原始晶界和形成的细小晶界逐渐难以区分,形成整体的细晶组织。     

AZ31镁合金等通道转角挤压变形均匀性有限元分析

以AZ31镁合金为研究对象,通过对不同模具外角ECAP变形过程的有限元模拟,研究不同模具外角下AZ31镁合金ECAP变形的等效应变分布.利用微观组织观察以及硬度测试,分析等效应变分布对微观组织及力学性能影响.结果表明:当模具外角ψ为20.时,工件可以获得均匀的等效应变分布.AZ31镁合金经过ECAP挤压后,微观组织显著细化,力学性能明显改善,但平均晶粒尺寸及微观维氏硬度在工件横截面上分布不均匀,等效应变分布的不均匀性是导致材料微观组织和力学性能不均匀的主要因素之一.     

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%。     

Enhancement of resistance to galvanic corrosion of ZE41 Mg alloy by equal channel angular pressing

The galvanic corrosion behavior of as-received and ECAPed ZE41 Mg alloy coupled with Al7075 alloy is investigated using zero resistance ammeter in three different corrosive environments, 0, 0.1, and 1 M NaCl, to mimic the conditions experienced in engineering applications. The mechanism of galvanic corrosion for the ZE41 Mg–Al7075 aluminum alloy is explained. It is observed that a robust surface film containing a composite layer of oxide/hydroxide of magnesium and aluminum is established in deionized water (0 M). However, only a single layer of magnesium oxide/hydroxide is detected in chloride-containing environments. Equal channel angular pressing (ECAP) improved the resistance to galvanic corrosion by 58% and 54% when compared with the as-cast counterparts in 0 and 1 M NaCl solution, respectively. In contrast, galvanic corrosion resistance decreased by 26% in 0.1 M NaCl after ECAP while the as-received samples evinced pits unfavorable to be used in engineering applications. ECAP is a promising method to combat galvanic corrosion encountered by ZE41 magnesium alloy used in automobiles and components of military vehicles.     

等径角挤压制备CuCrZr合金的抗软化性能

研究了CuCrZr合金等径角挤压(ECAP)后的微观组织演变及软化温度.结果表明,固溶态CuCrZr合金经路线B_c(每挤一道次后试样沿同一方向旋转90°)等径角挤压10道次后组织细化至亚微米级,超细晶晶粒较为等轴、均匀.等径角挤压10道次后合金的软化温度约为530℃,但550℃时,合金的硬度仍高达161HV,这说明ECAP后合金的抗软化能力并没有降低.因为ECAP促进了时效时析出相的析出,使得析出相更为弥散、细小,从而提高了合金的力学性能.     

等通道角挤压中纯铜的晶粒取向演变及织构起伏效应

用XRD和EBSD对等通道角挤压(ECAP)过程中纯铜(99.9%)的晶粒取向变化进行研究,对挤压后的组织和晶粒取向变化机理进行分析。结果表明:纯铜经路径A挤压时,随着应变量的增大,晶粒在细化的同时原始〈101〉织构逐渐减弱,材料均匀性提高;从小角度向大角度晶界转变过程中,晶界取向差分布的峰值不断向大角度晶界的均值(40°)移动,逐渐呈现正态分布特征,取向差梯度逐渐减小;挤压过程中,织构的形成是动态过程,存在织构起伏效应,其强度和方向与材料的应变状态密切相关。认为织构起伏效应是材料晶体结构、晶界特征以及晶粒聚集状态在一定的温度和外力作用下的综合应变反映;材料内部新织构的产生与消失是晶群在受到外力作用后偏聚方向发生变化、内应力向相邻晶界传递的过程中,原来的聚集状态被破坏所致。     

连续ECAP技术制备超细晶铝

探讨一种连续等通道角挤压(ECAP)新技术,实现了纯铝的无限长度连续大变形,制备出具有超细晶结构的金属材料。组织和性能检测表明:在连续ECAP变形一道次后,在晶粒内部形成了直径为650~900 nm且内部基本无位错的亚晶,但部分大晶粒内部仍存在高密度的位错网,材料硬度提高了87%;经过4道次连续ECAP变形后,亚晶并未进一步细化,但亚晶界趋于平直、清晰,且亚晶内部基本未见位错组织,材料硬度提高也不显著;与传统ECAP相比,连续ECAP工艺由于具有较高的变形区温度,促进了晶内位错的反应即动态回复过程,较早形成了平直清晰的亚晶结构,同时伴随每道次变形过程的动态回复也降低了最后晶格中累积的能量,使变形两道次后的组织和性能变化不显著。     

Refinement and consolidation of pure Al particles by equal channel angular pressing and torsion

Consolidation of pure Al powder was conducted at 200 °C by equal channel angular pressing and torsion (ECAPT) method. The grain refinement and consolidation behavior were deeply investigated by scan electronic microscopy (SEM) and transmission electronic microscopy (TEM). The density, hardness and room temperature compression properties of the deformed samples were measured. The experiment results show that ECAPT is an effective method of consolidating powders at relatively low temperatures. Pure Al particles are successfully consolidated into dense bulk material after 4 passes of ECAPT at 200 °C. The consolidated material possesses fine grain structure and excellent mechanical properties. The refinement and consolidation mechanisms were analyzed. ECAPT is a promising method to produce the high-performance bulk materials from particles.