唐志宏[1]2002年在《等径角挤压过程变形行为的研究》文中研究说明本文研究了工业纯铝在等径角挤压过程中的变形行为。研究发现：在等径角挤压过程中载荷-位移曲线可根据载荷变化特征分为五个阶段，Ⅰ．快速增加；Ⅱ．缓慢增加；Ⅲ．再次快速增加；Ⅳ．稳定区；Ⅴ．载荷下降。通过对等径角挤压过程的有限元数值模拟，解释了载荷变化随位移变化的五个阶段的不同特征。同时，有限元模拟的结果也表明：在等径角挤压过程中，样品不同部位的应力状态不一致，在主要变形区样品内部存在压应力-拉应力的应力转变，而样品外部存在压应力-拉应力-压应力的应力转变；样品在等径角挤压过程中会出现不均匀变形，沿样品的宽度方向，样品底部的塑性变形量要明显的小于样品的顶部和中部；不均匀变形区的形成主要是由于样品外部在主要变形区的流动速率比样品内部更快。最后，探讨了样品与模具之间的摩擦和模具的外角对等径角挤压过程样品变形行为的影响，结果表明：消除摩擦并不能降低样品变形的不均匀性；采用尖角模具既产生了更大的剪切应变，也提高了变形的均匀性，这表明减小模具的外角ψ角有利于等径角挤压过程。 通过光学显微镜观察了纯铝经过等径角挤压后的剪切特征。观察了采用每道次挤压后，样品不旋转直接进入下一道次(挤压路线A)、样品旋转90°进入下一道次(路线B)和样品旋转180°进入下一道次(路线C)叁种路线进行等径角挤压后，随着挤压道次的增加，在叁个垂直的平面X、Y和z平面上的显微组织的演化规律；分析了这叁种不同加工路线的剪切面和剪切方向的特征。在此实验观察和理论分析的基础上提出了立方元素扭转模型，较好的解释了采用叁种不同路线挤压后材料显微组织的演化规律。研究结果表明，采用路线B更有利于微观结构演化为主要为大角度晶界的等轴晶结构，有利于改善材料的力学性能。
李海龙[2]2014年在《Al和Al-3%Si合金等径角挤压过程中的变形行为及组织性能研究》文中研究说明等径角挤压技术能够通过改变挤压路径和增加挤压道次使材料获得较大的应变累积量,来实现细化晶粒,改善材料的组织和性能,是一种制备超细晶材料的有效方法。本文对Al和Al-3%Si合金在室温下进行了5道次等径角挤压变形,研究了Al和A1-3%Si合金等径角挤压变形过程的变形行为和组织性能。本文制备了A1-3%Si合金,并使用自行设计的浇注模具在Al一3%Si合金中心镶嵌有固定尺寸的铜片,对其进行5道次等径角挤压变形。通过对铜片的形状和位置的变形研究了等径角挤压过程中的变形行为,同时材料进行了金相观察,SEM，XRD检测,从宏观到微观对挤压变形进行了分析,研究表明：等径角挤压过程中,材料在受剪切同时还受到扭转力。A路径挤压下,从1道次到5道次铜片沿逆时针进行偏转,基体a-Al晶粒尺寸由原来的70μm被细化为10μm左右,共晶Si尺寸由501μm被细化为4μm,其形状有长条状被破碎为颗粒状并伴随着偏聚,挤压过程中晶体主导取向由(220)演变为(111)；Bc路径挤压下,从1道次到5道次铜片同样发生偏转,2道次和5道次沿顺时针偏转,3道次和4道次沿逆时针偏转,基体a-Al晶粒尺寸由原来的70μm被细化为8μm左右,共晶Si尺寸由50μm被细化为μm,其形状有长条状被破碎为颗粒状,最后均匀地分布在基体a-A1,挤压过程中晶体取向(111)在2道次和4道次取向强度减低为硬取向,(111)取向在3道次和5道次取向强度增加为软取向；Ba路径挤压下,从1道次到5道次挤压铜片也发生着偏转,2道次和4道次铜片沿逆时针发生偏转,3道次和5道次沿顺时针偏转,基体a-Al晶粒尺寸由原来的70μm被细化为11μm左右,共晶Si尺寸由65μm被细化为41μm左右,挤压过程中晶体取向(111)在2道次和5道次取向强度减低为硬取向,3道次和4道次取向为软取向其强度值增加,(200)取向的变化与(111)取向基本一致。Al-3%Si合金材料在通道挤压变形时上表面在急剧的应变累积量作用下晶粒发生突变,晶粒间的差异变得极为畸形,另外脆硬相共晶Si也伴随着急剧变化,脱离晶界使晶界由原本平整的状态变成凹坑不平,这种状态下会造成材料产生畸形产生应力集中区,进而打破了材料的完整性而产生裂纹。裂纹扩展是一个动态过程,它是在挤压运动中发生的,微裂纹在表面形成之后,在拉应力作用下首先进行表面横向扩展,剪切力作用下再进行纵向扩展。通过对工业纯铝进行重熔和精炼,制备了挤压试样,并对其在室温下进行了5道次挤压变形,挤压后的材料进行了TEM观察和拉伸硬度检测,分析了高层错能材料在挤压变形中变形行为,并研究了纯铝的抗拉强度,延伸率,硬度值在挤压过程中的变化。纯铝为高层错能材料,其细化机制为位错分割机制,位错密度从1道次到2道次增加较快,从3道次到5道次增加缓慢,1道次挤压后的位错密度为5.4×1015,5道次挤压后位错密度为8.0×1015。铸态纯铝的抗拉强度为85Mpa,5道次挤压后抗拉强度值为168Mpa,抗拉强度比原样增加了97.6%,铸态纯铝的延伸率为45%,5道次挤压后其延伸率为21%,比原样减低了53.3%,3道次挤压后其延伸率最低为17.5%,铸态纯铝的硬度为23.8kg/mm2,3道次挤压后其硬度值最大为53kg/mm2。
张小娜[3]2012年在《ZK60镁合金等径角挤压研究》文中进行了进一步梳理等径角挤压工艺(ECAP)是基于大塑性变形(SPD)理论的一种制备大块体超细晶材料的先进技术,由于其特殊优点,已引起众多学者的研究。随着汽车轻量化和高性能的发展,迫切需要轻质材料的使用。目前,作为结构件的镁合金,具有密度轻、比强度和比刚度高的优点,现已应用于汽车、航空航天等领域。因此,研究镁合金的ECAP晶粒细化,积极探索改善镁合金力学性能和成形性能的途径,对于推动镁合金材料的应用有重要意义。本文主要以变形镁合金中强度最高的ZK60镁合金棒材为研究对象,从DEFORM-3D有限元模拟和实验的角度分别探索了等径角挤压这种晶粒细化的新工艺,为ECAP晶粒细化工艺的工业化生产及应用提供了理论和技术依据。具体的研究内容与成果如下：(1)本文基于ECAP叁维实体几何模型和叁维塑性变形有限元力学模型,通过解决ZK60镁合金的材料模型、网格划分、边界条件等关键建模技术,在DEFORM-3D中建立了准确的ECAP变形叁维刚塑性有限元模拟模型。(2)基于ZK60镁合金的ECAP叁维有限元模型,揭示了试样在ECAP变形过程中的载荷、等效应力、应变和速度的基本变形规律；探究了各工艺参数(模具内角、挤压温度、摩擦因子、挤压速度、挤压道次等)对ECAP变形的影响；并进一步重点模拟分析了试样的直径尺寸变化(φ6-40mm)对载荷、应变以及变形不均匀性的影响,为ECAP实验提供了理论依据。模拟得到的主要结论为：镁合金ZK60的ECAP挤压应使用Φ=90°的模具,在T=250℃且较低的挤压速度下,采用Bc路径在润滑良好的条件下进行多道次挤压获得的挤压效果最好,并且小尺寸试样的变形比大尺寸试样的变形程度大且均匀。(3)对铸态和热处理后的ZK60试样分别进行了ECAP实验,结果表明：均匀化热处理后的试样变形相对较好,晶粒细化效果更明显。所以,对ZK60镁合金铸态试样进行均匀化退火处理是进行ECAP变形实验的必要前提条件。(4)在不同温度下(T=180,200,250,300℃)对ZK60分别进行ECAP实验,结果表明：ZK60试样低于200℃挤压时会发生裂纹甚至断裂；综合结果,当T=250℃挤压后的晶粒分布最均匀,细化效果相对较好。(5)对ZK60试样连续进行了4道次ECAP实验,分析表明：随着挤压道次的增加,晶粒细化程度越好,小尺寸细晶数量不断增多,晶粒分布更为均匀。1道次挤压后ZK60的晶粒尺寸由～110μm细化到～11μm,细化程度很大；4道次挤压后细化到～5μm,说明ECAP法是一种有效的晶粒细化手段。(6)用自行设计的两套ECAP模具对比研究了径向尺寸分别为φ10mm与φ30mm的ZK60镁合金试样前两道次ECAP变形,得到的平均晶粒尺寸分别为-6gm和～8μm。微观组织观察结果表明：小尺寸φ10mm试样的晶粒细化程度较大,细化后的晶粒尺寸和形状的分布更为均匀；而大尺寸Φ30mm试样局部的细晶数量较多,但大尺寸粗晶的数量也比较多,晶粒尺寸分布很不均匀。(7)对比了ECAP变形后的两种尺寸试样横截面上有代表性区域的晶粒细化情况。结果表明：ZK60试样横截面上晶粒细化程度与模拟中的等效应变分布有正相关性,试样维氏硬度值的变化与变形程度是一致的。所以,利用有限元模拟的等效应变分布情况可以解释实验结果中的晶粒细化状态和硬度变化。(8)有限元模拟得到的挤压后试样形状和ECAP实验结果是一致的,并且模拟中等效应变的分布和晶粒细化结果相对应,从而验证了在DEFORM中建立的模拟模型的准确性,说明了模拟结果具有一定的可靠性。
孙有平[4]2009年在《塑性变形对喷射沉积7090Al/SiC_p复合材料SiC分布及组织性能影响》文中认为SiC颗粒增强铝基复合材料具有比强度和比模量高、耐磨性好等优点,但是其伸长率明显低于基体合金且SiC颗粒在基体合金中的分布均匀性不够理想。对其进行塑性变形,不仅可以提高复合材料的致密度,还可以改善SiC颗粒分布的均匀性,进而提高复合材料的强度,改善其塑性和韧性。以上相关报道较多,但对不同应力应变状态下SiC颗粒的运动及分布规律的研究工作尚无系统报道。本文采用实验室自有的坩埚移动式喷射沉积专利技术和粉末冶金技术制备了7090Al/SiCp(SiCp体积分数为15%)铝基复合材料锭坯,分别采取热挤压(叁向应力)、等径角挤压(纯剪切应力)和楔形压制技术(单向压应力)对复合材料进行了塑性变形,研究了喷射沉积锭坯在塑性变形过程中的致密化行为、SiC颗粒的破碎、运动及再分布规律,得到了如下结论:(1)喷射沉积制坯过程中,SiC颗粒主要粘附于合金液滴的表面,造成SiC颗粒在合金液滴表面较多,内部较少,使SiC颗粒呈现层状分布特征。在挤压变形的叁向应力作用下,这种层状分布特征难以消除,SiC颗粒在挤压棒材中呈条带状流线分布,横截面上则呈“年轮”分布特征。增大挤压比时,挤压棒材中SiC颗粒的分布趋于均匀。(2)采用P/M法制备了SiC颗粒均匀分布的7090Al/SiCp复合材料坯件,并进行热挤压实验,研究了SiC颗粒在热挤压变形过程中的分布特点,并与喷射沉积坯挤压结果进行了对比。实验结果表明:原始锭坯中的SiC颗粒分布越均匀,挤压棒材中SiC颗粒的分布也越均匀。在挤压过程中,SiC颗粒在基体合金中沿挤压方向呈定向分布特征,这是由热挤压变形时的应力特征决定的,但是没有形成SiC颗粒分布不均匀的条带组织;在挤压棒材的横截面上SiC颗粒分布的比较均匀,未出现年轮组织。挤压比为11时,挤压棒材中存在一定量合金粉末颗粒的结合界面,说明此时的挤压比不足以使合金粉末颗粒实现完全的冶金结合。提高挤压比至17以上时,合金颗粒结合界面逐渐消除,实现了冶金结合。(3)挤压态7090Al/SiCp复合材料的基体合金中存在大量短棒状的MgZn2相及圆形的CuAl_2相颗粒,MgZn_2粒子长约200nm,直径约60nm,分布在晶粒内部;CuAl_2相为球形粒子,尺寸不一,大的颗粒直径大约为420nm,小颗粒直径在40～60nm之间,主要分布在晶界上或近晶界区域。(4)研究了7090Al/SiCp挤压棒材的固溶及时效制度,确定了最佳固溶温度为475℃,固溶时间为1h。经过固溶处理后,第二相颗粒MgZn2及CuAl2粒子溶入到了基体合金中,复合材料棒材的力学性能为:σb=610MPa,δ=2.0%;再经过120℃/24h时效处理后,复合材料棒材的力学性能为:σb=765MPa,δ=1.5%。(5)研究了等径角挤压(ECAP)工艺对喷射沉积7090Al/SiCp复合材料棒材组织和性能的影响,结果表明:ECAP温度对变形行为的影响明显;SiC颗粒在等径角挤压时的剪切力作用下会被破碎,破碎的SiC颗粒之间产生的空洞在300℃下很难被基体合金填充;将挤压温度提高到350℃以上时,破碎的SiC颗粒之间的空隙逐渐被基体填充、粘合,并可在一定范围内随基体合金流动,分布均匀性明显提高。在本研究中最佳的ECAP温度为400℃。(6)以加工路径A、Bc、C,在400℃下对7090Al/SiCp复合材料进行了多道次等径角挤压。结果表明,按路径Bc进行挤压时的力学性能优异,经过4个道次的变形后,晶粒为等轴晶,晶粒尺寸为400nm;峰值时效处理后,棒材的抗拉强度及屈服强度分别为770MPa及575MPa,弹性模量为106.6GPa,伸长率为7.4%;SiC颗粒尺寸被显着细化,由初始状态时的10μm左右破碎至2μm左右。(7)基于对坯件进行多道次小变形累积实现大变形的思想,研究了大尺寸喷射沉积7090Al/SiCp复合材料锭坯(510mm×337mm×200mm)在楔形压制变形过程中SiC颗粒分布规律及孔洞变形行为。结果表明,在楔压过程中,坯料发生局部塑性变形,使喷射沉积坯中的孔隙发生剪切变形、闭合,最终实现坯件的致密化;SiC颗粒在压制力的作用下发生了转动,使SiC颗粒由沉积坯内的紊乱分布变为长轴垂直于压制方向的有序分布,但破碎效果不明显。
唐向前[5]2009年在《纯铜等径角挤压过程计算机模拟研究》文中研究表明等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing简称ECAP)技术作为制备大尺寸亚微米、纳米级块体材料的有效方法之一,同益受到材料科学界的重视,被认为是最有前途的制备超细晶材料工艺。ECAP成形是一个多因素耦合作用下的宏观变形和微观组织演变交互影响的复杂成形过程。研究宏观变形和微观组织演变规律,是ECAP成形前沿领域迫切需要解决的重要课题。为此,本文采用数值模拟对纯铜ECAP变形过程宏微观变形过程进行了系统的研究,主要研究内容和结果如下:建立了ECAP成形有限元模型,解决了材料模型、单元选取、网格、边界条件处理、摩擦、求解器和增量步长选取等关键问题。基于DEFORM-3D软件平台,将纯铜的微观组织演变计算模型与宏观有限元计算模型相集成,成功地实现了ECAP变形和微观组织演变的模拟。对ECAP过程变形和微观组织演变进行了模拟分析,揭示了试样变形过程、等效应变场、变形均匀性、应变速率、等效应力场、温度场的分布规律。对挤压路径、挤压道次、模具拐角对等效应变的影响规律进行了分析。研究揭示了ECAP成形过程动态再结晶体积分数、动态再结晶晶粒尺寸、再结晶体积分数及平均晶粒尺寸的大小及分布规律,分析了挤压路径和挤压道次对微观组织演化规律的影响。为了验证模拟结果的正确性,采用理论分析结合实验验证的方法对模拟结果进行了对比验证。结果表明,模拟结果与理论分析结果和实验结果一致。
胥广亮[6]2010年在《AZ31镁合金及TiCp/AZ31镁基复合材料等径角挤压变形研究》文中指出本文对电磁连续铸造态AZ31镁合金和原位自蔓延合成法制备的TiCp／AZ31镁基复合材料进行了等径角挤压变形((Equal Channel Angular Extrusion简称ECAE)。主要研究了ECAE变形过程中材料的微观组织演变和变形后材料的力学性能,分析了晶粒细化机制、室温变形行为、断裂机制以及增强颗粒对材料微观组织演变和力学性能的影响。利用光学显微镜和透射电子显微镜(TEM)观察材料在ECAE变形前后的显微组织,并测试变形前后材料的室温拉伸性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了拉伸断口形貌,采用X射线衍射仪对晶粒基面取向的变化进行了定性分析。研究结果表明,AZ31镁合金经过等径角挤压4道次后,晶粒得到明显细化,组织为细小的等轴状再结晶晶粒,细化机制可以归结为连续动态回复和再结晶。在相同变形温度下,随着挤压道次的增加,材料的屈服强度降低,延伸率提高；在相同变形程度下,随着变形温度的降低,材料的屈服强度提高,延伸率降低。电磁连铸AZ31镁合金采用两步ECAE变形工艺,细化后平均晶粒尺寸仅为1.7μm,合金中含有较多的位错及亚结构；与预挤压态合金相比,其屈服强度和延伸率均得到提高。变形初期在粗晶内部产生高密度位错,位错交互作用形成亚晶界,随着变形程度的增加,亚晶界进一步演化为小角度晶界和大角度晶界,晶粒显着细化。TiCp／AZ31镁基复合材料在ECAE变形时由于增强颗粒的加入,导致组织不均匀,在增强颗粒附近晶粒细化明显,随着变形程度的增加,组织不均匀现象得到改善,再结晶晶粒均匀细小且基本等轴,增强颗粒在基体内的分布逐渐趋于均匀。与预挤压态相比,复合材料经过ECAE变形1道次后屈服强度提高,延伸率降低,随着挤压道次的增加,屈服强度逐渐降低,延伸率提高。TiCp／AZ31镁基复合材料摩擦磨损行为的研究结果表明,预挤压态复合材料内部组织不均匀,摩擦磨损曲线波动幅度大,经过ECAE变形1道次后,平均磨损系数略有降低,随着ECAE道次的增加,摩擦磨损曲线逐渐趋于平稳,平均磨损系数降低为0.23。
李永志[7]2012年在《纯钼粉末材料等径角挤压成形致密及模拟优化研究》文中研究指明大塑性变形法(SPD)是制备块体超细晶材料的一种新型塑性加工技术,而等径角挤压(ECAP)被公认为是一种发展最为迅速、极具工程应用前景的大塑性变形法。粉末冶金材料的塑性成形致密一直是材料领域研究的难点。目前,等径角挤压(ECAP)应用于粉末冶金材料的相关研究尚处于起步阶段,特别是高熔点、低塑性、难变形的粉末材料的ECAP应用还鲜见相关报道。粉末材料的塑性成形能力差、变形机理及致密机制尤为复杂,从而限制了ECAP在该领域内的研究与应用。鉴此,本文采用理论基础研究、塑性力学解析、数值模拟分析、实验研究等相结合的方法,全面深入地研究纯钼粉末材料在ECAP过程中的变形机理、致密行为,从而为ECAP工艺在该领域的研究与应用,提供必要的理论依据及借鉴。针对钼及其粉末材料的特点,研究了不同因素对纯钼粉末烧结体材料塑性压缩变形行为的影响规律。其塑性流变应力随应变速率的增加而增加,随成形温度的升高而减小；高温条件下材料软化现象占据主导优势,其流变应力较低；初始相对密度增大,材料流变应力随之逐渐增加,材料屈服强度越高,但出现破裂时间亦越早。材料硬度增加速率对温度变化不敏感,但提高温度则有利于降低其屈服强度；压缩变形时,烧结体内孔隙和颗粒形变发生双重影响,使得材料逐渐致密,但单轴压缩并不能使材料完全致密。基于粉末材料的“可压缩连续体”假设及对现有各种屈服条件式的比较分析,建构了可压缩系数g表达的纯钼粉末体刚塑性本构关系,给出了各参数间的量化关系式。合理分析了该本构关系式的应用范围,为进行粉末体材料的塑性成形研究、成形工艺的控制、模拟建模分析等提供一定借鉴作用,同时丰富和拓展了粉末冶金材料广义塑性理论。全面研究了等径角挤压(ECAP)的塑性成形力学问题。运用滑移线法、几何推导法以及上限法,解析了ECAP的成形工艺,对应力-应变场、速度场、挤压力等进行了定量分析；考虑了摩擦的影响,在叁维状态下对ECAP挤压力进行了全面解析。同时,针对“背压”对ECAP工艺的影响,运用滑移线法求解了带背压的ECAP挤压力,对等径角挤压的背压问题的理论研究进行了有益尝试。建立了用于纯钼粉末体材料塑性成形的热力耦合有限元模型。基于该模型,对不同模具结构、不同初始条件下的纯钼粉末烧结体材料成形致密进行模拟研究,获得ECAP过程中挤压力、应力-应变、相对密度、温度等场量分布规律。模拟结果表明,模具内、外角对材料的剪切变形作用是成形致密的主要动因。尽管一道次挤压变形分布呈现不均匀性,但ECAP工艺对于纯钼粉末体材料具有良好的致密效果。系统地分析了不同工艺参数对纯钼粉末体材料ECAP成形致密的影响程度。适当增大摩擦可以提高变形均匀性和致密化程度；较高的成形温度可降低材料的硬化性能,降低成形压力,提高变形均匀性和致密效果,但对组织细化不利。初始相对密度较小的试样,ECAP时易于导致孔隙被压制、致密。挤压速度大,其对坯料产生挤压效应明显,使得粉末体颗粒间压挤、形变速率加大,致密效果较好,但挤压速度与挤压力几乎成正比。建议选择相对较小的初始相对密度、挤压速度、适中的摩擦因子,以保护工装模具、延长设备使用寿命。进行了纯钼粉末烧结体材料不同挤压路径的多道次模拟研究。结果表明,路径Bc经过4道次挤压后,试件四个面均受到剪切,内部变形分布均匀,是获得变形效果和致密均匀性的最佳挤压路径。C路径ECAP时,从Y向看变形分布趋于对称和均匀。经过偶数(2n)道次挤压后,路径C的形变均匀程度要明显的优于路径A；路径A的整体致密化程度要高于路径BA。阐述了几种常用的背压方式及其作用,进行了两类背压设计的ECAP工艺的模拟研究。施加背压的大小,总体上与试样成形致密成正比。背压过大,会在小的外角模具产生“死区”,所需挤压力亦越大。第一类背压设计更符合ECAP成形特征,有利于整体变形致密、均匀,应优先选择。设计了用于纯钼粉末材料等温ECAP的实验模具及加热设备,进行了粉末烧结体-包套、粉末-包套及带背压粉末烧结体-包套等叁种条件下ECAP挤压实验,并与有限元模拟结果进行对比分析。1道次粉末烧结体-包套ECAP后,试样内部的变形及密度分布不均匀,除靠近底部区域材料,其余部分的变形及孔隙焊合效果较好,且试样整体平均相对密度较高,说明ECAP具有强烈的致密效果。ECAP后,主要变形区内试样显微硬度大幅提高,且不同挤压路径、挤压温度、初始相对密度等对试样所获的硬度具有不同程度的影响。多道次ECAP显微组织的扫描电镜结果亦表明,ECAP对粉末烧结体材料具有极强的焊合作用和细化效果。经过1道次挤压后,试样主要变形区孔隙大部已经闭合,经2道次挤压后,试样接近理论压实密度,同时晶粒被明显细化。1道次ECAP对纯钼粉末-包套的致密化影响较小,主要发生颗粒重排、弹塑性变形等行为；经过2道次以上的ECAP后,试样致密化程度明显提高且主变形区域近全致密。运用自制简易背压器,进行了1道次带背压ECAP实验研究。背压能增加静水压力,使材料产生较大剪切变形,促进颗粒破碎、熔融、焊合,从而提高粉末材料的成形致密效果。当使用常规直角模具进行纯钼粉末烧结体材料的ECAP时,背压合理选择范围是20-35Mpa。最后,创新性运用模糊数学的层次分析法及灰色系统理论,进行了纯钼粉末烧结体材料的ECAP工艺多目标优化设计。仿真与实验结果证明：当模具内角不变,合理选择模具外角、成形温度、初始相对密度、成形速度和摩擦因子,能使纯钼粉末体材料的ECAP塑性变形效果好、最大损伤值降低、静水压力剧增,材料显着致密且均匀。
杨忠旺[8]2007年在《AZ31镁合金板材等径角轧制和退火工艺研究》文中进行了进一步梳理镁合金以其优异的综合性能而被誉为是“21世纪最具发展前途的绿色金属结构材料”。特别是变形镁合金板材具有十分广阔的应用前景,高性能变形镁合金的研制已经成为当今材料领域的研究热点。论文针对常规轧制镁合金板材室温成形性能较差的工程实际问题,提出以调整和控制板材晶粒取向为主线的科学思想,开发了一种镁合金板材加工新工艺-等径角轧制。采用该工艺并结合后续热处理,通过试验研究的手段,探讨等径角轧制和热处理工艺参数对AZ31镁合金板材微观组织和力学性能的影响规律,论文的主要研究内容和结果如下:(1)AZ31镁合金板材等径角轧制工艺研究研究了AZ31镁合金板材在等径角轧制过程中金相组织和晶粒取向的演变规律,确定了工艺参数-微观组织-力学性能之间的内在联系。通过对轧制道次、轧制路径、通道间隙和模具温度等工艺参数的试验研究发现,随着轧制道次的增加,等径角轧制后板材内的(0002)基面取向逐渐减弱,1道次轧制板材内存在(1 01_0)棱柱面织构,6道次轧制板材内(0002)基面织构与(1 01_ 1)锥面织构共存,板材的断裂延伸率达25%,同时应变硬化能力明显增强;沿AC路径轧制变形时有利于剪切应变的积累而促进晶粒细化并削弱基面织构,沿AC路径1道次轧制后的断裂延伸率达22%;随着通道间隙的减小,等径角轧制AZ31镁合金板材中基面织构的强度减弱,并且出现了(1 01_ 0)棱柱面和(1 01_ 1)锥面等非基面织构组分,但通道间隙对板材流变行为的影响甚微;提高模具温度能够在一定程度上促进动态再结晶的发生,在实验温度范围内,屈服强度随模具温度的提高缓慢降低,断裂延伸率整体成上升趋势。(2)AZ31镁合金板材退火工艺研究对比研究了普通轧制和等径角轧制AZ31镁合金板材在等温退火过程中微观组织和力学性能的演变规律。试验研究发现,随着退火温度的升高和退火时间的延长,板材发生初次再结晶和二次再结晶,晶粒趋于均匀、等轴化并逐渐粗化;两种板材在200℃下退火15min后都可发生基于孪晶的再结晶而使孪晶消失,等径角轧制板材在300℃退火60min后可完成初次再结晶;退火处理后板材的(0002)基面织构有所加强,取向分布更加集中;退火处理后普通轧制和等径角轧制板材的均匀延伸率和应变硬化指数增大、屈强比降低,等径角轧制板材在300℃退火60min后沿RD和TD方向的均匀延伸率分别达32%和24%,屈强比分别由退火前的0.54、0.87下降为0.38、0.64,这对提高镁合金板材的室温成形性能极为有利。
李洪达[9]2007年在《等径角挤压制备AlTiB超细晶材料组织和性能的研究》文中研究说明AlTiB中间合金是一种高效的铝及铝合金晶粒细化剂，但目前国内外在AlTiB的质量方面还存在着不足，如AlTiB中的化合物TiAl_3晶粒尺寸较大，使其所含化合物的形核潜能远远未发挥出来。而等径角挤压(ECAP)工艺是通过使材料在等径通道拐角处受到大变形量的剪切变形，从而细化晶粒，获得亚微米级或纳米级的显微组织结构的有效方法。本文利用自行设计的挤压模具，在室温下对AlTiB合金试样进行了八次挤压试验，计算了试样的变形抗力，运用X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电镜等先进的微观分析手段研究形变前后AlTiB合金微观结构的变化。探讨晶粒细化的一般过程及第二相粒子的变形行为。进一步系统研究了AlTiB合金在ECAP变形过程中的剪切特征、微观组织演变和性能特点。采用等径角挤压技术，成功制备了平均晶粒尺寸在5μm左右的超细晶AlTiB合金，大大拓宽了该中间合金的应用范围。挤压前材料的屈服强度为142.0MPa，八次挤压后变为240.5M Pa，提高了69.4％，其维氏硬度也有不同程度的提高。SEM观察发现，硬颗粒TiAl_3对基体有剪切作用，硬颗粒的存在有助于晶粒细化过程的进行，并初步研究了第二相粒子的变形行为，这也是本文的创新点之一。分析认为，第二相粒子TiAl_3容易充当裂纹源，在挤压剪切力的作用下，位错运动导致应力集中，从而在材料中产生微裂纹。
王玉[10]2016年在《等径角挤压CuCrZr合金的显微组织与性能研究》文中研究表明本文主要利用扫描电子显微观察、电子背散射衍射、X射线衍射分析、透射电子显微观察、显微硬度与拉伸性能测试、导电率测试和差热扫描量热分析研究了等径角挤压CuCrZr合金的显微组织、力学性能、导电性能和热稳定性。初始状态和挤压温度对等径角挤压CuCrZr合金的显微组织和晶粒尺寸有显着影响。固溶态CuCrZr合金在450℃经等径角挤压后,Cu基体中弥散分布着细小的第二相。时效态CuCrZr合金在450℃经等径角挤压后试样的晶粒细化效果较好,经8道次等径角挤压变形后,试样的平均晶粒尺寸减小到约5μm。不同初始状态的CuCrZr合金在不同温度下等径角挤压时,试样的显微硬度均随挤压道次的增加而升高。室温挤压时,试样的导电率随挤压道次的增加而降低。450℃等径角挤压时,试样的导电率随挤压道次的增加而升高。时效态CuCrZr合金在室温等径角挤压变形8道次和固溶态合金在450℃等径角挤压变形8道次,试样均表现出较好的力学性能和导电率,抗拉强度分别为580MPa和550MPa,导电率分别为71%IACS和81%IACS。进一步分析表明,晶粒细化对CuCrZr合金的强度贡献较小,约为20MPa。室温等径角挤压时,固溶态CuCrZr合金的强度主要由位错贡献;时效态CuCrZr合金的强度由位错和析出相共同贡献。450℃等径角挤压变形时,CuCrZr合金的强度主要由纳米析出相贡献。经300℃软化处理2h后,室温等径角挤压变形的CuCrZr合金具有较好的力学热稳定性,而450℃等径角挤压变形的合金具有较好的导电热稳定性。
参考文献：
[1]. 等径角挤压过程变形行为的研究[D]. 唐志宏. 中南大学. 2002
[2]. Al和Al-3%Si合金等径角挤压过程中的变形行为及组织性能研究[D]. 李海龙. 兰州理工大学. 2014
[3]. ZK60镁合金等径角挤压研究[D]. 张小娜. 武汉理工大学. 2012
[4]. 塑性变形对喷射沉积7090Al/SiC_p复合材料SiC分布及组织性能影响[D]. 孙有平. 湖南大学. 2009
[5]. 纯铜等径角挤压过程计算机模拟研究[D]. 唐向前. 兰州理工大学. 2009
[6]. AZ31镁合金及TiCp/AZ31镁基复合材料等径角挤压变形研究[D]. 胥广亮. 大连理工大学. 2010
[7]. 纯钼粉末材料等径角挤压成形致密及模拟优化研究[D]. 李永志. 合肥工业大学. 2012
[8]. AZ31镁合金板材等径角轧制和退火工艺研究[D]. 杨忠旺. 湖南大学. 2007
[9]. 等径角挤压制备AlTiB超细晶材料组织和性能的研究[D]. 李洪达. 广西大学. 2007
[10]. 等径角挤压CuCrZr合金的显微组织与性能研究[D]. 王玉. 哈尔滨工程大学. 2016
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