擠壓-Bc方式ECA集成大應(yīng)變技術(shù)及其對(duì)鋁合金組織和性能的調(diào)控
發(fā)布時(shí)間：2021-10-28 05:36
近些年,國家頒布了《中國制造2025》戰(zhàn)略計(jì)劃,大力研發(fā)制備高性能材料,重點(diǎn)領(lǐng)域包括高性能醫(yī)療器械、航空航天裝備、先進(jìn)軌道交通裝備等。其中鋁合金因其成本低,綜合性能強(qiáng),在眾多領(lǐng)域的需求大幅度增加,但如何高效地研發(fā)和制備低成本高性能的鋁合金成為當(dāng)今熱點(diǎn)。本文主要是在等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)（ECAP）的基礎(chǔ)上,將擠壓工藝和Bc路徑融合到ECAP技術(shù)中,并自主對(duì)擠壓-Bc方式ECA集成模具進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和裝配,同時(shí)采用DEFORM軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬分析并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。本文以擠壓態(tài)7075鋁合金為實(shí)驗(yàn)材料,研究擠壓-Bc方式ECA集成大應(yīng)變技術(shù)對(duì)該合金的組織和力學(xué)性能的影響,驗(yàn)證數(shù)值模擬的可靠性。另外,本文針對(duì)本課題組自主設(shè)計(jì)制備的（Al-8.70Zn-2.05Mg-2.01Cu-0.198Zr）超強(qiáng)鋁合金,利用該技術(shù)對(duì)其進(jìn)行組織調(diào)控和力學(xué)性能的研究,并探索合金在X、Y、Z方向上的微觀組織與性能的變化規(guī)律。具體的研究工作及結(jié)果如下:（1）利用DEFORM對(duì)擠壓-Bc方式ECA集成大應(yīng)變技術(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬與參數(shù)優(yōu)化,結(jié)果表明:模具拐角降低和擠壓比增大,工件獲得的最大等效應(yīng)變（當(dāng)擠壓比小于3...
【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】：115 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
強(qiáng)烈塑性變形技術(shù)(a)等通道轉(zhuǎn)角擠壓(b)ECAPConform(c)高壓扭轉(zhuǎn)法(d)板材連續(xù)剪切變形法Fig1.1SPDtechniques（a）ECAP(b)ECAPConform(c)HPT(d)C2S2
22]發(fā)現(xiàn)材料通過 ECAP 技術(shù)處理后發(fā)生大應(yīng)變使得晶粒細(xì)化，該技術(shù)不僅能夠累積較大的應(yīng)變，還同時(shí)消耗較少的能量。比如為了使材料具有相同的等效應(yīng)變效果，在ECAP 技術(shù)下的沖頭擠壓載荷要比傳統(tǒng)方法的低 1.5 至 2 倍，總載荷也低 10 至 15 倍[23-24]。ECAP 技術(shù)能夠使得材料發(fā)生強(qiáng)烈的塑性大變形行為，對(duì)不同種類的材料都有不錯(cuò)的效果，例如銅、鋁和合金等材料[25-31]。金屬經(jīng)過反復(fù)擠壓后會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的塑性變形，除此之外材料經(jīng)過轉(zhuǎn)角時(shí)會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，方向得到改變，因此會(huì)獲得微觀結(jié)構(gòu)和織構(gòu)差異較大的超細(xì)晶材料。在早先的研究實(shí)驗(yàn)中模具中的轉(zhuǎn)角是直角并無倒角，見圖 1.2（a）所示，但是在轉(zhuǎn)角為直角的剪切區(qū)域?qū)Σ牧袭a(chǎn)生巨大的變形，這會(huì)間接的導(dǎo)致材料出現(xiàn)裂紋跡象于是后來部分學(xué)者對(duì)型腔的角度進(jìn)行完善，如圖 1.2（b）、圖 1.2（c）和圖 1.2（d所示相對(duì)大角度型腔結(jié)構(gòu)。
合金內(nèi)部溫度的變化規(guī)律。ZHOU[36]等人通過有限元模擬分析探究了連續(xù)變化的擠壓速率下的擠壓過程，并通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真模擬通過上述可以說明:ECAP 大應(yīng)變技術(shù)能夠使得晶粒細(xì)化，提升性能的身也有短板，就是目前大部分 ECAP 技術(shù)的研究只集中在材料的有將技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，意義有限。了探究工藝參數(shù)對(duì)合金變形的影響，一些研究者通過改變轉(zhuǎn)角角度研的道次下其組織和性能變化規(guī)律[37-40]。研究結(jié)果表明一般材料均可以細(xì)化晶粒的效果從而提高合金的強(qiáng)度。Sadeghi[41]等人認(rèn)為合金經(jīng)過1 道次之前內(nèi)部織構(gòu)基本沒有變化，但經(jīng)過 1 道次后織構(gòu)現(xiàn)象清晰且細(xì)化現(xiàn)象。為了對(duì) ECAP 技術(shù)進(jìn)一步的研究，Haase[42]等人研究了擠壓技術(shù)(i-ECAE)，其特點(diǎn)是連續(xù)四道次，見圖 1.3 所示。該技術(shù)角擠壓技術(shù)的優(yōu)化，使ECAP技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的應(yīng)用具有開創(chuàng)性
本文編號(hào)：3462354
【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】：115 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
強(qiáng)烈塑性變形技術(shù)(a)等通道轉(zhuǎn)角擠壓(b)ECAPConform(c)高壓扭轉(zhuǎn)法(d)板材連續(xù)剪切變形法Fig1.1SPDtechniques（a）ECAP(b)ECAPConform(c)HPT(d)C2S2
22]發(fā)現(xiàn)材料通過 ECAP 技術(shù)處理后發(fā)生大應(yīng)變使得晶粒細(xì)化，該技術(shù)不僅能夠累積較大的應(yīng)變，還同時(shí)消耗較少的能量。比如為了使材料具有相同的等效應(yīng)變效果，在ECAP 技術(shù)下的沖頭擠壓載荷要比傳統(tǒng)方法的低 1.5 至 2 倍，總載荷也低 10 至 15 倍[23-24]。ECAP 技術(shù)能夠使得材料發(fā)生強(qiáng)烈的塑性大變形行為，對(duì)不同種類的材料都有不錯(cuò)的效果，例如銅、鋁和合金等材料[25-31]。金屬經(jīng)過反復(fù)擠壓后會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的塑性變形，除此之外材料經(jīng)過轉(zhuǎn)角時(shí)會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，方向得到改變，因此會(huì)獲得微觀結(jié)構(gòu)和織構(gòu)差異較大的超細(xì)晶材料。在早先的研究實(shí)驗(yàn)中模具中的轉(zhuǎn)角是直角并無倒角，見圖 1.2（a）所示，但是在轉(zhuǎn)角為直角的剪切區(qū)域?qū)Σ牧袭a(chǎn)生巨大的變形，這會(huì)間接的導(dǎo)致材料出現(xiàn)裂紋跡象于是后來部分學(xué)者對(duì)型腔的角度進(jìn)行完善，如圖 1.2（b）、圖 1.2（c）和圖 1.2（d所示相對(duì)大角度型腔結(jié)構(gòu)。
合金內(nèi)部溫度的變化規(guī)律。ZHOU[36]等人通過有限元模擬分析探究了連續(xù)變化的擠壓速率下的擠壓過程，并通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真模擬通過上述可以說明:ECAP 大應(yīng)變技術(shù)能夠使得晶粒細(xì)化，提升性能的身也有短板，就是目前大部分 ECAP 技術(shù)的研究只集中在材料的有將技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，意義有限。了探究工藝參數(shù)對(duì)合金變形的影響，一些研究者通過改變轉(zhuǎn)角角度研的道次下其組織和性能變化規(guī)律[37-40]。研究結(jié)果表明一般材料均可以細(xì)化晶粒的效果從而提高合金的強(qiáng)度。Sadeghi[41]等人認(rèn)為合金經(jīng)過1 道次之前內(nèi)部織構(gòu)基本沒有變化，但經(jīng)過 1 道次后織構(gòu)現(xiàn)象清晰且細(xì)化現(xiàn)象。為了對(duì) ECAP 技術(shù)進(jìn)一步的研究，Haase[42]等人研究了擠壓技術(shù)(i-ECAE)，其特點(diǎn)是連續(xù)四道次，見圖 1.3 所示。該技術(shù)角擠壓技術(shù)的優(yōu)化，使ECAP技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的應(yīng)用具有開創(chuàng)性
本文編號(hào)：3462354
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