模具外接圆弧角对纯铝ECAE影响的有限元分析

运用有限元方法对纯铝的等径弯角挤压（ECAE）过程进行了模拟计算,探讨了挤压通道外接圆弧角φ对挤压载荷及试样变形均匀度的影响．结果表明：随着φ角的增加,通道壁支反力的水平分量随之增大,有助于试样的变形流动,从而降低挤压载荷的大小;试样在剪切变形区所受到的滑动摩擦力也随φ角的增加而增大．同时,由于φ弧段的存在,试样底部产生弯曲变形而形成不均匀变形区。均使等效应变分布的不均匀度增加．     

等通道转角挤压对铝青铜力学性能的影响

采用等通道转角挤压（ECAE）工艺对铝青铜(Cu 10%Al 4%Fe)进行热处理,研究了ECAE处理工艺中预热温度、挤压道次及退火处理对铝青铜外观形貌、微观组织及力学性能的影响.结果表明:在650 °C的预热温度下,铝青铜可以顺利通过ECAE挤压通道;随着ECAE挤压道次从1增至4,铝青铜的显微硬度、屈服强度及延伸率显著增加;经500 °C退火60 min处理后,铝青铜的力学性能最佳.     

两步等通道角挤压AZ31镁合金的微观组织和力学性能

对AZ31镁合金经等通道角挤压（ECAE）变形后的微观组织和力学性能进行了研究．结果表明：在498-523K温度范围内变形后,合金晶粒随着变形程度增加明显细化,延伸率提高,但屈服强度降低;随着变形温度降低,变形后合金的延伸率下降,而屈服强度有所提高．基于以上两点规律提出了两步ECAE工艺,在两步ECAE变形过程中,AZ31合金的变形温度可以降低至453K,经两步ECAE变形后,获得亚微米级的亚结构AZ31镁合金的强韧性随之得到明显的改善．     

室温Φ=120°等径弯曲通道变形工业纯钛的力学性能

采用模角Φ=120°的模具,以BC方式(两次挤压道次之间试样绕纵轴沿同一方向转动90°进行下一道次挤压)在室温下成功实现了工业纯钛8道次等径弯曲通道变形(ECAP),对挤压过程中各道次试样的微观结构及性能进行了分析测试. 结果表明:工业纯钛经8道次ECAP变形后,抗拉强度由407 MPa升高到791 MPa;显微硬度由1 588 MPa升高到2 641 MPa;并保持良好的塑性,伸长率为19%.     

Ti-6Al-4V合金等径转角挤压有限元分析

运用点迹跟踪法对Ti-6Al-4V合金进行600℃等温条件下的等径转角挤压有限元模拟,探讨其跟踪点的等效应力、等效应变及温度场,分析挤压速度和摩擦系数对挤压过程的影响.结果表明:试样越靠近模具内角点部位的应变率带越狭窄,变形时间越短,则应变率越高;靠近模具内角点或外弧线处的变形过程不稳定且出现振荡;在挤压过程中,因塑性变形热使得试样内部温度急剧升高,最高升幅达100℃以上,对挤压有利且至关重要;在挤压模具转角处,速度和摩擦热对试样的应力场和温度场的核心区域分布影响显著.     

等通道转角挤压-扭转的纯铜变形行为模拟

采用DEFORM-3D有限元模拟软件对纯铜等通道转角挤压-扭转(ECAP-T)进行模拟研究,研究变形过程中试样的等效应力和等效应变分布及变形路径对等效应变分布的影响,对变形后晶粒的细化效果进行分析.结果表明:相对于单纯ECAP变形,ECAP-T具有更大的应变量和更好的晶粒细化效果;多道次挤压后试样沿Bc路径的等效应变分布最均匀,沿A路径较差;ECAP等效应变主要集中在试样的中心部位,但ECAP-T等效应变主要集中在试样表面;ECAP-T变形后沿Bc路径的晶粒细化均匀性最好,Ba路径次之,A路径最差,且变形后试样纵截面上外侧点的变形均匀性比中心处好.     

等通道转角挤压对铝青铜合金组织及摩擦学性能的影响

对铝青铜合金(Cu-10%Al-4?)进行了等通道转角挤压(ECAE)热加工处理,研究了ECAE对合金微观组织、力学性能及摩擦学性能的影响.结果表明:ECAE热挤压后合金的晶粒显著细化,晶粒尺寸随着挤压道次的增加而逐步减小;晶粒细化导致合金的硬度与屈服强度显著增加,提高了合金抵抗塑性变形能力,减轻了磨粒对合金表面的犁削作用;ECAE热挤压细化了合金中的第二相,减小了脱落硬质颗粒压入合金表面的深度与宽度,降低了合金的磨损量,提高了合金的摩擦学性能.     

等通道转角挤压过程中材料的受力及变形均匀性

利用DEFORM-3D软件对纯铝和纯铜的ECAP过程进行模拟,得到不同挤压路径和模具内角时材料的载荷变化和等效应力、应变分布规律.结果表明:模具内角对材料变形所需载荷有显著作用;内角度数越大变形越易进行,但不利于变形量的累积,90°时材料受力较为均匀.不同挤压路径对材料的变形均匀性影响也不同,Bc路径能最有效地提高材料变形均匀性.     

连续变断面挤压制品组织的变化规律

利用自行开发的连续变断面挤压新工艺设备,以工业纯铝为研究对象,进行了连续变断面挤压实验,研究了挤压制品的组织.结果表明:由于连续变断面挤压制品长度方向上各点的挤压比不同,各点的显微晶粒度也不同,晶粒随挤压比的增大而减小,在截面单一变化的试样中这种现象尤为明显;在同一截面上挤压制品的组织也不均匀,晶粒的尺寸由试样外层到中部逐渐变大,外层组织多为细小晶粒,中部组织多为粗大晶粒;由于热处理工艺的原因,部分组织还会发生二次再结晶,出现晶粒的异常长大现象.实验揭示了变断面挤压制品晶粒尺寸的变化规律.     

不同路径等通道转角挤压镁合金的结构与力学性能

为了研究等通道转角挤压时不同工艺路径对镁合金微观结构及性能的影响 ,采用模角φ =12 0°的模具 ,以A ,BA,BC,C四种工艺路径对AZ31镁合金进行了等通道转角挤压 ,分析测试了室温下挤压试样的微观结构及性能 .结果表明 ,相比于A ,BA,C路径挤压 ,BC 路径挤压容易实现较多的挤压道次和变形量 ;多道次挤压后 ,镁合金的晶粒得到显著细化 ,力学性能也显著改善 ,但不同路径的影响不同 .当挤压 12道次时 ,BC,BA 路径挤压试样的屈服强度显著下降 ,延伸率大幅度提高 ;A ,C路径挤压试样的屈服强度变化较小 ,延伸率的提高幅度也小 .     

等径弯角挤压处理对TiNi合金磨损性能的影响

以热锻态Ti-50.6%Ni合金为原料,采用新型的等径弯角挤压(ECAE)工艺在高温下制备了微米级TiNi合金块体材料,考察了ECAE及退火处理对TiNi合金磨损性能的影响.结果表明,与原态合金相比,经过ECAE及退火处理的TiNi合金由于发生了严重的塑性变形,导致晶粒细化,从而提高了合金抗塑性变形的能力,改善了TiNi合金的耐磨性.TiNi合金磨损量随载荷和滑动距离的增加而增加;TiNi合金磨损表面主要表现为粘着磨损.     

等径角挤压工艺对Ti5553合金冲蚀磨损性能的影响

摘要： 考察了经等径角挤压（ECAE）处理前后的Ti5553合金在含泥沙海水环境中的冲蚀磨损特性,采用扫描电子显微镜观察冲蚀磨损后的试样表面形貌并结合MATLAB软件进行定量分析,探讨了Ti5553合金显微组织、力学性能及冲蚀机理的演变对其冲蚀磨损性能的影响.结果表明：经ECAE处理后,Ti5553合金的抗冲蚀磨损性能明显提高,这是由于ECAE工艺能够通过细晶强化而提高Ti5553合金的强度与韧塑性、改善其微观组织所致;未经ECAE处理的Ti5553合金的冲蚀磨损机理为冲击变形及犁沟剥落,并伴随大面积划痕和冲击坑裂纹的产生,而经ECAE处理的Ti5553合金的冲蚀机理为轻微冲击变形及犁沟剥落,划痕和冲击坑裂纹的扩展趋势不明显.     

Effect of equal channel angular extrusion on Al-6063 bending fatigue characteristics

The purpose of this investigation was to refine the grains of annealed 6063 aluminum alloy and to improve its yield stress and ultimate strength. This was accomplished via the equal channel angular extrusion (ECAE) process at a temperature of 200℃ using route A, with a constant ram speed of 30 mm/min through a die angle of 90° between the die channels for as many as 6 passes. The experiments were conducted on an Avery universal testing machine. The results showed that the grain diameter decreased from 45 μm to 2.8 μm after 6 extrusion passes. The results also indicated that the major improvement in fatigue resistance occurred after the first pass. The subsequent passes improved the fatigue life but at a considerably lower rate. A maximum increase of 1100% in the case of low applied stresses and an approximately 2200% increase in fatigue resistance in the case of high applied stresses were observed after 5 passes. The improvement of fatigue resistance is presumed to be due to (1) a reduction in the size and the number of Si crystals with increasing number of ECAE passes, (2) the aggregation of Cu during the ECAE process, (3) the formation and growth of CuAl₂ grains, and (4) grain refinement of the Al-6063 alloy during the ECAE process.     

Damage prediction of 7025 aluminum alloy during equal-channel angular pressing

Equal-channel angular pressing (ECAP) is a prominent technique that imposes severe plastic deformation into materials to enhance their mechanical properties. In this research, experimental and numerical approaches were utilized to investigate the mechanical properties, strain behavior, and damage prediction of ECAPed 7025 aluminum alloy in various conditions, such as die channel angle, outer corner angle, and friction coefficient. Experimental results indicate that, after the first pass, the yield strength, ultimate tensile strength, and hardness magnitude are improved by approximately 95%, 28%, and 48.5%, respectively, compared with the annealed state, mainly due to grain refinement during the deformation. Finite element analysis shows that the influence of die channel angle is more important than that of outer corner angle or friction coefficient on both the strain behavior and the damage prediction. Also, surface cracks are the main cause of damage during the ECAP process for every die channel angle except for 90°; however, the cracks initiated from the neighborhood of the central regions are the possible cause of damage in the ECAPed sample with the die channel angle of 90°.     

大塑性变形过程中IF钢的组织演变

在室温下,使用半连续等通道挤压法对单块IF钢试样进行重复大变形实验,通过电子背散射衍射方法,对在此晶粒细化过程中的材料组织进行了分析讨论.结果表明,在不同挤压道次中组织变形主要发生在沿两通道连接的剪切面上,且材料由切应变产生塑性变形,挤压后的试样组织在横截面上应力保持一致;随着应变的增加,材料的组织细化不断加强;10道次后,最终的大角度晶界(HAB)占总数的90%左右,同时大角度晶界的间隙减少到1μm左右,试样的平均晶粒尺寸达到055μm左右.     

等通道转角挤出制备自增强高密度聚乙烯

采用等通道转角挤出（ECAE）方法对高密度聚乙烯（HDPE）进行自增强挤出，研究挤出工艺条件与材料结构、性能之间的关系．利用广角X射线衍射（WAXD）、差示扫描量热分析（DSC）等手段对材料结构进行表征，结果表明：经过等通道转角挤出后，HDPE的结晶度提高、晶粒细化，抗拉强度提高了23％．     

圆柱体镦挤复合变形规律研究

针对镦挤复合成形过程中坯料在挤出时普遍存在的挤出高度不足的问题,利用Deform有限元软件模拟圆柱体自由端无约束时的镦挤复合成形过程,对镦挤成形过程的力学参数和变形规律进行分析;分别从理论和模拟两方面入手,研究正挤压和反挤压两种模式下的镦挤复合成形规律,模拟不同材料、不同挤出通道时的变形规律,绘制凸模行程与挤出高度曲线.研究结果表明：镦挤复合成形过程中的正挤压和反挤压具有一致的变形规律,当挤出通道直径为20~25 mm、摩擦因数为0.2~0.4时,适当地增大挤出通道直径和摩擦因数,均有利于提高坯料的挤出高度,当摩擦因数为0.35、挤出通道直径为25 mm时,坯料挤出高度最大.     

T型模头熔体流动与模具变形耦合的数值模拟

为了研究T型模头熔体出口的流率均匀性,利用计算流体动力学软件Polyflow对一种T型模头内的熔体流动和模具变形进行了耦合数值模拟.结果表明:模具流道表面沿模具厚度方向的变形在挤出方向和模具宽度方向均为非线性变化,造成熔体出口流率均匀性与不考虑模具变形的理论设计结果相差较大;随着挤出量增加,狭缝沿模具厚度方向的变形增大,熔体出口流率均匀性降低;随着模具厚度增加,狭缝沿模具厚度方向的变形减小,熔体出口流率均匀性提高.