發(fā)布時(shí)間：2017-10-31 06:18

  本文關(guān)鍵詞：銅、鋁及銅—銀合金ECAP變形行為的研究

  更多相關(guān)文章： 等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù) 純銅 純鋁 銅銀合金 變形均勻性

【摘要】：等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)(equal channel angular pressing,簡稱ECAP)作為大塑性變形方法的一種,能夠有效地制備出致密性良好的塊體超細(xì)晶材料,目前已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。Cu-Ag合金因其良好的強(qiáng)度和優(yōu)異的導(dǎo)電性能受到廣泛的關(guān)注,但傳統(tǒng)的冷軋、冷拔等工藝往往會(huì)導(dǎo)致其原有材料的尺寸減小,等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)正好可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)。為此對(duì)Cu-Ag合金進(jìn)行ECAP擠壓實(shí)驗(yàn),從微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能上分析ECAP變形對(duì)Cu-Ag合金的影響。利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法可以從應(yīng)力應(yīng)變分布情況等方面分析變形材料擠壓后的狀態(tài),研究材料受力情況和ECAP工藝因素對(duì)其變形均勻性的影響,為后續(xù)ECAP研究提供理論基礎(chǔ)。本文為方便設(shè)置模擬時(shí)材料的參數(shù),選用和Cu-Ag合金同為FCC金屬結(jié)構(gòu)的純金屬銅和鋁作為研究對(duì)象,分析ECAP中工藝因素(擠壓路徑及模具內(nèi)角角度)和摩擦、背壓條件對(duì)材料變形均勻性情況的影響。本實(shí)驗(yàn)成功地實(shí)現(xiàn)了室溫下銅銀合金的A路徑ECAP擠壓1~4道次變形。通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、力學(xué)拉伸測(cè)試、顯微硬度測(cè)試等實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)手段,分析研究試樣的顯微組織特征和其演變規(guī)律及力學(xué)性能。主要研究結(jié)果:縱截面和橫截面均表現(xiàn)出微觀組織的細(xì)化現(xiàn)象,內(nèi)部Cu-Ag共晶組織由顆粒狀變成纖維狀。經(jīng)過ECAP之后,合金主滑移面發(fā)生變化,由(220)變?yōu)?111),其它滑移面強(qiáng)度處于不斷變化的狀態(tài),說明材料內(nèi)部組織的取向并不單一。銅銀合金經(jīng)4道次的ECAP擠壓變形后,力學(xué)性能發(fā)生了很大變化:顯微硬度由原材料的64.92 HV增加到191.4 HV;抗拉強(qiáng)度由原材料的323.42MPa迅速增加到533.07 MPa;延伸率在ECAP擠壓后有大幅度的下降,由原材料的19.4%一直降到12.6%,但1道次后下降幅度最大,之后出現(xiàn)緩和,即多道次的ECAP擠壓能夠緩解材料塑性變形時(shí)的加工硬化現(xiàn)象。本文利用有限元軟件DEFORM-3D對(duì)純銅和純鋁在不同變形工藝(A、Ba、Bc路徑和75°、90°、115°模具內(nèi)角)下的受力情況進(jìn)行模擬發(fā)現(xiàn),材料在變形過程中的載荷變化不受擠壓路徑的影響,但會(huì)隨變形角度的增加出現(xiàn)變小變緩的情況。材料經(jīng)三種路徑變形后,在Bc路徑下表現(xiàn)出最好的變形均勻性,且隨著擠壓道次的增加等效應(yīng)變的梯度減小,材料整體的變形均勻性升高。本文設(shè)置了不同的摩擦因數(shù)(0、0.05、0.1)和背壓值(0、30MPa、50MPa),對(duì)純銅在ECAP變形過程進(jìn)行模擬,得出結(jié)論:增大摩擦有利于材料充分變形,晶粒細(xì)化程度增大,但造成等效應(yīng)變分布出現(xiàn)明顯的梯度變化,導(dǎo)致材料整體的變形均勻性下降。施加背壓能有效提高材料的應(yīng)變速率,有利于提高材料的變形均勻性。
【關(guān)鍵詞】：等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù) 純銅 純鋁 銅銀合金 變形均勻性
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG379
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 超細(xì)晶材料及其制備方法11-12
• 1.3 大塑性變形方法12-16
• 1.3.1 等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)12-14
• 1.3.2 高壓扭轉(zhuǎn)法14-15
• 1.3.3 多向鍛造法15
• 1.3.4 累積軋制法15-16
• 1.4 ECAP技術(shù)的研究現(xiàn)狀16-22
• 1.4.1 影響ECAP過程的因素17-20
• 1.4.2 ECAP過程的數(shù)值模擬20-21
• 1.4.3 ECAP的其他研究21-22
• 1.5 課題的意義及研究內(nèi)容22-24
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法24-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)定24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試樣制備25-27
• 2.2.1 ECAP模具25
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置25-26
• 2.2.3 試樣制備26-27
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試方法27-29
• 2.3.1 金相組織觀察27
• 2.3.2 宏觀取向測(cè)定27
• 2.3.3 微觀結(jié)構(gòu)分析27-28
• 2.3.4 力學(xué)性能測(cè)試28-29
• 第3章 Cu-Ag合金的ECAP實(shí)驗(yàn)研究29-37
• 3.1 Cu-Ag合金ECAP組織演化29-31
• 3.1.1 X面組織特征29-30
• 3.1.2 Y面組織特征30-31
• 3.2 Cu-Ag合金SEM組織觀察31-32
• 3.3 Cu-Ag合金XRD宏觀取向演化32-33
• 3.4 Cu-Ag合金力學(xué)性能33-35
• 3.4.1 抗拉強(qiáng)度與顯微硬度33-34
• 3.4.2 伸長率變化34-35
• 3.5 Cu-Ag合金變形機(jī)理分析35
• 3.6 本章小結(jié)35-37
• 第4章 受力與變形均勻性模擬研究37-48
• 4.1 DEFORM-3D軟件簡介37
• 4.2 ECAP多道次擠壓有限元模擬37-38
• 4.3 ECAP受力情況模擬38-44
• 4.3.1 載荷分析38-40
• 4.3.2 等效應(yīng)力的分析40-43
• 4.3.3 等效應(yīng)變的分析43-44
• 4.4 材料變形均勻性模擬44-46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 第5章 摩擦與背壓對(duì)ECAP影響48-56
• 5.1 計(jì)算模型的建立48
• 5.2 摩擦對(duì)ECAP的影響48-53
• 5.2.1 摩擦與擠壓載荷的關(guān)系48-49
• 5.2.2 摩擦對(duì)等效應(yīng)力、應(yīng)變分布的影響49-51
• 5.2.3 摩擦對(duì)微觀組織的影響51-53
• 5.3 背壓對(duì)ECAP變形過程的影響53-55
• 5.3.1 應(yīng)變速率分析53-54
• 5.3.2 應(yīng)變分布均勻性分析54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-64
• 致謝64-65
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄65

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1121138