ECAP中摩擦和背压对纯铜变形和组织的影响

采用有限元软件Deform-3D对纯铜等径角挤压(equal channel angular pressing,简称ECAP)过程进行数值模拟,分析不同摩擦条件下载荷变化、等效应力和等效应变的分布情况,并对纯铜微观组织进行观察;同时模拟不同背压条件下材料的变形过程,分析塑性变形区的应变速率和等效应变分布情况.结果表明:随着摩擦因数增大,载荷峰值明显增大,但对载荷在变形过程中的变化趋势影响不大;等效应力和应变分布不均匀;试样的晶粒细化程度变大但分布均匀性下降;背施加压有利于减小塑性变形区,等效应变分布更加均匀,材料的变形均匀性提高.     

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.     

低碳钢等径弯曲通道变形数值模拟及组织分析

对低碳钢等径弯曲通道变形进行了数值模拟，并分析了它的显微组织．通过有限元数值模拟，获得了低碳钢成形等径弯曲通道变形载荷的变化规律和等效应变分布规律．载荷模拟结果表明，摩擦因子越大，变形载荷也越大，当摩擦因子为0．408时，其成形载荷约为无摩擦时的2．1倍，载荷数值模拟与实验结果基本相吻合．此外，结合所揭示的等效应变分布特点，对一道次等径弯曲通道变形后试样横截面上的微观组织分布进行了分析，表明下表面处的材料晶粒细化程度比上表面处的大，因此这种分布特点与等效应变分布是相互一致的．     

ECAP条件下纯铜应变行为的等效应变规律及变形均匀性

借助DEFORM-3D软件对圆型纯铜试样的ECAP变形行为进行有限元模拟,分析试样沿A、Ba 、Bc及C路径各经9道次变形后的等效应变规律及变形均匀性.结果表明,试样沿Bc路径挤压后等效应变值最接近理论应变值,沿A路径挤压后等效应变值偏离理论应变值最大;试样沿Bc路径挤压变形均匀性最好,Ba路径次之,沿C路径挤压变形均匀性较差,A路径最差.     

压下率对42CrMo钢塑性成形与微结构演化的影响

以热物理模拟试验为基础,得到42CrMo钢发生动态再结晶的数学模型.采用热力耦合的弹塑性有限元法对42CrMo钢圆柱试样在形变温度为1 050℃、应变速率为0.1 s-1的热变形过程进行数值模拟,讨论该热变形过程中压下率对42CrMo钢试样应力/应变分布情况与微结构演化规律的影响.模拟结果表明:在热变形过程中,试样各部位变形不均匀,试样心部的等效应变最大,且变形不均匀性随着压下率增加先增大,然后趋于稳定;试样各部位的等效应力分布不均匀,其最大值一般位于心部大变形区与自由变形区和粘着区的交界处,平均等效应力在压下率约为20%时达到峰值;由于变形的不均匀性导致了动态再结晶的不等时性,动态再结晶首先发生在心部大变形区,然后,向自由变形区和粘着区延伸,而且该条件下动态再结晶临界应变约为20%;试样心部等大变形区的动态再结晶晶粒较细,而粘着区等小变形区的动态再结晶晶粒较粗大,随着压下率的增大,动态再结晶晶粒继续长大.     

工艺参数对铝合金微槽道挤压成形的影响

将热处理后的1050铝合金拉伸试样进行等温拉伸试验,获得真实应力-应变曲线,使用Deform-3D软件模拟1050铝合金微槽道的挤压成形过程。分析挤压速度、摩擦因数以及槽道宽高比这些关键工艺参数对材料等效应力-应变曲线分布的影响。结果表明,随着挤压速度和摩擦因数的增大,材料等效应力和应变均变大,变形不均匀性增大;随着槽道宽高比的变大,材料的等效应力和应变整体呈现上升趋势,微槽道板筋处出现了明显的应力集中现象,变形不均匀。根据模拟结果,选取最优参数进行1050铝合金微槽道挤压成形模拟试验,结果显示材料的流动均匀性更好,成形过程更加稳定,所得零件表面精度显著提高。     

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.     

CSP连轧过程变形的有限元分析

借助Marc商用软件,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法,对薄板坯CSP连轧过程的变形过程进行模拟,分析了轧制过程中各道次轧件等效应力、等效应变、等效应变速率和轧制力的变化．结果表明：在轧制变形区内,等效应变沿轧制方向逐渐增大,在轧件出口处达到最大值;而在轧件入口表面附近等效应力和等效应变速率最大;在轧制稳定阶段．轧制力在微小范围内波动;轧制力模拟值与实测值基本一致．分析结果可以为工业生产提供参考．     

纯铝挤扭过程数值模拟研究

挤扭(twist extrusion,简称TE)工艺是一种通过材料的剧烈塑性变形,获得块体超细晶材料的有效方法。文章运用有限元分析方法对纯铝的TE过程进行模拟,分析速度场分布、等效应变以及载荷的变化规律;并探讨不同背压和摩擦条件对试样应变及载荷的影响。模拟结果表明,背压能显著提高应变量的大小,并能使试样更好地贴模;摩擦的增大能提高应变量,但载荷同时也显著增大。     

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.     

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°.     

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.     

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。     

等通道转角挤压(ECAP)工艺的研究进展

对等通道转角挤压技术的基本原理和近年来的最新研究进展进行综述. 对挤压过程中晶粒细化机理和变形机理、影响挤压效果的因素分析认为,降低挤压温度、增加背压、减小入口摩擦并适当加大出口摩擦可以有效增加材料组织的均匀性. 认为ECAP加工后材料内部大角度晶界数的增加导致变形机制的改变,晶界滑移导致晶粒转动趋势的增加,这2方面的原因是产生超塑性的主要原因. 提出从单晶材料的织构层面揭示材料的微观组织演变及定量计算多晶体的宏观性质是今后的研究方向.     

等通道转角挤压超细化合金组织性能的研究

等通道转角挤压技术是目前制备超细晶粒金属块材的最新研究领域之一.本实验采用了等通道转角挤压技术对3种商业铝合金以A、B、C等3种方式挤压,结果表明:3种挤压方式后的硬度与挤压道次的关系基本一致,即3~4次挤压后硬度趋于饱和;应用的负荷大小对ECAP期间剥落的可能性也被测量,以便改善挤压过程.X-射线衍射分析法显示挤压后这些铝合金出现亚微米级晶粒尺寸.本实验中,经不同方式等通道转角挤压(ECAP)铝合金组织结构变化有较大不同,晶粒得到明显细化.     

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。     

不同变形方式对5083铝合金组织的影响

为了获得较细的晶粒,采用等通道角挤压(ECAP)变形的方法对5083铝合金按A和B两种方式进行变形;变形后两种样品用背散射电子衍射(EBSD)技术进行测定,获得了极图、反极图、取向差分布、晶粒尺寸等实验结果.结果表明:5083铝合金按A方式晶粒细化效果强于B方式,而B方式织构面积及织构强度都大于A路径.     

Microstructural evolution of a recycled aluminum alloy deformed by equal channel angular pressing process

The microstructural evolution of a recycled aluminum alloy after equal channel angular pressing (ECAP) up to four passes was investigated using X-ray diffraction (XRD) analysis and transmission electron microscopy (TEM). Microhardness tests were performed to determine the associated changes in mechanical properties. An ultrafine-grained material has been obtained with a microstructure showing a mixture of highly strained crystallites. A high density of dislocations was achieved as a result of severe plastic deformation (SPD) through the die. Changes in mechanical behavior are also revealed after ECAP due to strain hardening. Thermal analysis and TEM micrographs obtained after annealing indicate the succession of the recovery, recrystallization, and grain growth phenomena. Moreover, the energy stored during ECAP may be related to the dislocation density introduced by SPD. We finally emphasize the role played by the precipitates in this alloy.     

7085铝合金固溶温度预热后的大应变变形强化

提出了一种工艺性能好并能将位错强化和其他强化机制有机结合的超高强7085铝合金制备技术路线,即先在固溶处理温度对7085铝合金进行预热,然后,进行铝合金冷却速度较快的大应变变形等通道转角挤压(ECAP）加工.结果表明,ECAP加工对7085铝合金产生的强化与所用模具的温度密切相关,与模具温度为400 °C的ECAP加工相比,模具温度为室温的ECAP加工对7085铝合金的强化效果显著.基于Taylor公式的定量计算结果表明,该显著的强化主要不是来自于位错强化的增加,而是来自于其他强化机制（沉淀强化、晶界/亚晶界强化等）的作用.     

强化固溶态2024铝合金ECAP加工后的拉伸性能

在室温下对经强化固溶处理的2024铝合金实施了等效应变为0．5的等通道转角挤压（ECAP）,将强化固溶、形变、时效和晶界细化四者有机结合,制备出超高强铝合金,其硬度、屈服强度、伸长率分别高达约191HV,610MPa和13％．强度-结构关系的定量计算表明,ECAP变形过程中所引入的位错,其对强度提升的贡献高达整个强度提高值的62．2％．研究结果还表明,强化固溶→低温ECAP变形→低温人工时效是提升常规铝合金的强度、制取超高强铝合金的一条有效途径。