基于位错演化理论的等径角挤压纳米微晶材料数值分析

研究材料微观组织的演化对应力、应变以及应变硬化等问题的影响,是实现等径角挤压成形技术的关键.以纯铝为例,基于位错演化模型,利用有限元分析方法对纯铝的等径角挤压变形行为进行了数值仿真,分析了挤压过程中材料应力、应变以及应变硬化的演化趋势及分布规律.结果表明:随着挤压道次增加,纯铝中等效应力逐渐增加,这导致材料中位错密度的增加;随着位错密度的增加,主应变最大值随后续挤压道次的增加呈增大趋势.因此,考虑等径角挤压过程中的位错演化等材料微观组织演化规律,对材料的实际挤压成形有指导作用.     

Al-3%Si合金等径角挤压的变形行为

采用A路径对内部含有铜片的Al-3%Si合金在室温下进行5道次等径角挤压来考察其对材料宏观和微观组织影响.通过示踪法研究铜片位置的变化,通过SEM和OM观察脆性相Si的变化,并对材料进行XRD分析.结果表明:经5道次变形后铜片发生偏转至45°,铜片自身也发生了扭曲变形,证明剪切作用下,存在着扭转力;共晶Si的变化行为是在1道次挤压后共晶Si呈长条状分布在晶界;2道次挤压后长条状共晶Si被破碎成短杆状,部分偏离晶界;4道次挤压后短杆状共晶Si被破碎成块状,弥散分布在基体上;5道次挤压后块状共晶Si发生了偏聚,平均尺寸由10μm变为3μm,并在垂直剪切方向上存在明显移动;晶面取向(220)的衍射峰强度逐步降低,而(111)晶面的衍射峰强度则明显增加,主导取向由(220)变为(111),晶面取向(200)和(311)变化不明显.     

基于ECAP规则的测井原始资料质量检查软件建模

为了开发可扩展的测井原始资料质量检查软件,在三层C/S结构的基础上,以ECAP规则为主线,采用HCPN建模方法建立软件的递阶层次模型、对象模型、行为模型,进而建立子网模型和整个HCPN模型,规划各组件的结构和程序运行模式,提取过程组件的规则库。该方法减少了软件各构件之间的依赖性,便于程序的调试和修改。通过修改规则即可对软件的功能进行重构,增加了软件的灵活性。     

ECAP挤压L2纯铝的微观组织演化规律

用等通道转角挤压对纯铝L2进行10道次挤压,结果表明：挤压1道次后,原来晶粒尺寸为1 mm的等轴晶沿剪切方向被拉长为条带状晶,在条带状晶粒之间出现被剪切破碎的细小亚晶粒.挤压2道次后,出现了少量等轴晶.挤压4道次后,晶粒取向性变得不太明显,小角度晶界的亚晶粒逐步向大角度晶界的等轴晶演化,晶粒细化到1 μm.随挤压道次的继续增加,晶粒大小不再变化,而形状向等轴状演化.挤压10道次后,合金组织由晶粒大小为1 μm的等轴晶组成.ECAP挤压中,纯剪切变形和应变量的双重作用导致晶粒细化.当晶粒尺寸小于临界尺寸时,剪切变形对晶粒的细化起主要作用;当达到临界尺寸后,应变量起主要作用,表现在使合金组织形貌向等轴晶转变.     

采用ECAP制备亚微晶铝合金及其力学性能

采用ECAP与热处理工艺相结合制备了亚微晶7050和2224铝合金,并研究了力学性能·结果发现,ECAP后进行固溶和时效处理,晶粒细化到06μm;力学性能明显提高,7050合金的抗拉强度σb为616MPa,延伸率δ为17%,2224合金的抗拉强度σb为618MPa,延伸率δ为12%,成为亚微晶超高强铝合金     

退火温度对20MnSi钢ECAP变形组织的影响

采用C方式等径弯曲通道变形(ECAP)法制备了平均晶粒尺寸～0.20 μm的亚微晶20MnSi钢,研究了退火温度对ECAP变形组织的影响.结果表明,随退火温度升高,ECAP变形获得的亚微晶铁素体变形组织在原位逐渐演变为再结晶组织,300～500℃退火1 h后,亚微晶铁素体组织稳定,晶粒无明显长大.退火温度高于500℃后,铁素体晶粒开始明显长大,650℃退火后的铁素体平均晶粒尺寸～8μm.经ECAP变形的珠光体组织在较低温度退火时,渗碳体具有较强的球化能力.     

多道次ECAP挤压对纯铜拉伸行为影响的实验研究

为了解不同道次等通道转角挤压(ECAP)对材料拉伸屈服和硬化的作用,以纯铜棒材试样为研究对象,实验研究了经多道次ECAP后材料的单轴拉伸屈服和硬化行为,并进一步探讨了退火对ECAP后材料力学性能的影响,得到以下结论:①挤压道次相同的情况下,经退火/空冷处理后材料硬化更为充分;②一道次挤压对材料的硬化作用远大于后续道次;③在材料挤压后实施了退火的情形,四道次后的挤压对材料不再有明显的硬化作用。这一研究有助于人们更深入地了解ECAP对材料力学行为的影响。     

碳钢的ECAP组织细化

在众多提高钢铁材料强韧性的方法中,细化组织是唯一提高强度而不降低韧性的方法。目前钢铁组织细化已成为材料研究的重要方向。作为钢铁材料组织细化的一个新方法ECAP法,在近几年来受到学者广泛关注。结合作者的部分工作全面论述了碳钢的ECAP变形组织细化的研究进展,其中包括变形组织、力学性能、组织热稳定性。     

Designing of ECAP parameters based on strain distribution uniformity

Equal Channel Angular Pressing (ECAP) is currently one of the most popular methods for fabricating Ultra-Fine Grained (UFG) materials. In this work, ECAP process has been performed on commercial pure aluminum up to 8 passes by route A. After verification of FEM work, the influences of four die channel angles, three outer corner angles and pass number up to 8 have been analyzed to investigate strain distribution behavior of ECAPed material. Two methods for quantifying the strain homogeneity namely inhomogeneity index (C_i) and standard deviation (S.D.) are compared. It is shown that C_i is not a good candidate for examining the strain distribution uniformity. Moreover, it is suggested that designing of ECAP die geometry to achieve optimum strain distribution homogeneity is more suitable than the optimum effective strain magnitude. The best strain distribution uniformity in the transverse plane is obtained with Φ=60° and Ψ=15° and for the bulk of the sample, Φ=120° and Ψ=15° or 60°, gives the highest strain dispersal uniformity.     

ECAP变形低碳钢的组织变化规律

采用每道次挤压后样品旋转90°进入下一道次且旋转方向不变方式(Bc)的等径弯曲通道变形(ECAP)工艺制备亚微晶Q235钢,并研究了4个面不同的组织演化. 研究表明,ECAP变形Q235钢的组织随变形道次的增加而细化,其中第1道次的细化程度最大. 4个面的形貌也不同:S面以位错胞为主;R面在第2道次出现变形带交叉现象;而T面2道次就有近似的等轴胞出现,4道次出现了晶界很清楚的等轴晶,尺寸为0.25μm左右;L面4道次后也有等轴晶出现,但晶界没有T面4道次的晶界清楚. 8道次后所有的面都已经演化成晶界清晰的等轴晶,尺寸为0.2μm左右. 采用ECAP变形可以获得亚微晶Q235钢.