發(fā)布時(shí)間：2020-03-25 01:56

【摘要】： 等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)技術(shù)作為超細(xì)晶金屬和合金的制造技術(shù)已經(jīng)引起人們的普遍關(guān)注。等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)能夠在不改變材料橫截面積的前提下,通過純剪切的劇烈塑性變形有效地細(xì)化材料的組織,改善材料的力學(xué)性能。本文主要研究了經(jīng)過常規(guī)熱擠壓以及不同道次和路徑等通道轉(zhuǎn)角擠壓的Al-4%Mg-0.3%Ce合金的顯微組織、拉伸性能和疲勞性能,并利用掃描電子顯微鏡對(duì)拉伸和疲勞斷口形貌進(jìn)行了觀察,確定了等通道轉(zhuǎn)角擠壓Al-4%Mg-0.3%Ce合金的拉伸和疲勞斷裂機(jī)理。 顯微組織觀察結(jié)果表明,經(jīng)一道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓后,合金的平均晶粒尺寸約為1μm,而經(jīng)二道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓后,合金的平均晶粒尺寸約為0.5μm。 室溫拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,等通道轉(zhuǎn)角擠壓Al-4%Mg-0.3%Ce合金表現(xiàn)出更高的室溫屈服強(qiáng)度,經(jīng)過不同道次和路徑等通道轉(zhuǎn)角擠壓的Al-4%Mg-0.3%Ce合金的拉伸斷裂方式為切斷型,而常規(guī)熱擠壓Al-4%Mg-0.3%Ce合金的拉伸斷裂方式則為正斷型。 低周疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過常規(guī)熱擠壓以及不同道次和路徑等通道轉(zhuǎn)角擠壓的Al-4%Mg-0.3%Ce合金的彈性應(yīng)變幅、塑性應(yīng)變幅與斷裂時(shí)的反向循環(huán)周次之間的關(guān)系表現(xiàn)為單斜率線性行為,并分別服從Basquin和Coffin-Manson公式。此外,經(jīng)過常規(guī)熱擠壓以及不同道次和路徑等通道轉(zhuǎn)角擠壓的Al-4%Mg-0.3%Ce合金在較高的外加總應(yīng)變幅下疲勞變形時(shí),其循環(huán)滯后回線上出現(xiàn)了鋸齒狀起伏的現(xiàn)象,說明合金在疲勞變形期間發(fā)生了動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效。 斷口形貌觀察表明,在拉伸加載條件下,等通道轉(zhuǎn)角擠壓Al-4%Mg-0.3%Ce合金表現(xiàn)為韌性斷裂,而在疲勞加載條件下,等通道轉(zhuǎn)角擠壓Al-4%Mg-0.3%Ce合金的疲勞裂紋均以穿晶方式萌生于試樣表面,并以穿晶方式擴(kuò)展。
【圖文】：

力學(xué)行為:如高的屈服應(yīng)力、反常的Hall一petch關(guān)系、大幅度提高的塑性以及低溫或高應(yīng)變速率超塑性等156一59]。等通道轉(zhuǎn)角擠壓原理如圖1.1所示。等通道轉(zhuǎn)角擠壓模具內(nèi)有兩個(gè)截面相等，以一定角度相交且完全連接的通道，兩通道的內(nèi)交角為中，外界弧角為平。在等通道轉(zhuǎn)角擠壓過程中，與模具中的通道尺寸緊密配合并與模具壁潤(rùn)滑良好的試樣在沖頭的壓力P的作用下向下擠壓，當(dāng)經(jīng)過兩通道的交截處時(shí)，試樣產(chǎn)生近似理想的剪切變形。由于不改變材料的橫截面形狀和面積，故反復(fù)擠壓可使各次變形的應(yīng)變量累積迭加而達(dá)到相當(dāng)大的總應(yīng)變量。在試樣與模具壁完全潤(rùn)滑的條件下，等通道轉(zhuǎn)角擠壓產(chǎn)生的總應(yīng)變量取決于擠壓次數(shù)N、兩通道的內(nèi)角中和外接弧角平的大小【60]。IWallashi等學(xué)者對(duì)總應(yīng)變量的計(jì)算提出了以下的公式:。、，=絲}:。。tf蘭+竺}+‘。se(蘭+竺、)們戈瞬2少’瞬2刀 (1.1)根據(jù)相鄰擠壓道次間試樣相對(duì)于模具的軸向旋轉(zhuǎn)方向和角度的區(qū)別

Figl.lSehematiePrineiPleofECAP擠壓的工藝路線主要分為四種，即A(試樣不旋轉(zhuǎn))、BA(試樣旋轉(zhuǎn)90a，方向交替改變)、B。(旋轉(zhuǎn)90。，方向不改變)、C(試樣旋轉(zhuǎn)1800)。四種工藝路線如圖1.2所示。等通道轉(zhuǎn)角擠壓的擠壓溫度是一個(gè)重要的工藝參數(shù)。當(dāng)擠壓溫度升高，原子具有的內(nèi)能升高，原子的熱運(yùn)動(dòng)就越激烈，變形后處于不穩(wěn)定的高自由能狀態(tài)的金屬向變形前低能狀態(tài)回復(fù)的趨勢(shì)就越來越大。有研究表明，，隨著擠壓溫度的升高經(jīng)理細(xì)化效果減弱。以純鋁為例，隨著擠壓溫度的升高，晶粒的尺寸成增大的趨勢(shì);當(dāng)變形溫度超過473K時(shí)，大角度晶界向小角度晶界轉(zhuǎn)變，當(dāng)添加一定量的Mg和sc后，在573K擠壓后仍有部分大角度晶界。RO仙teARoUt..。Rou加BAROU怕C圖1.2等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝路線 Figl
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

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1 魏偉,陳光;ECAP等徑角擠壓變形參數(shù)的研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;2002年06期

2 楊軍軍,聶祚仁,付靜波,左鐵鏞;稀土在鋁合金中的作用及研究進(jìn)展[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2002年04期

3 陳昌麒;高強(qiáng)鋁合金穿晶剪切斷裂研究[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2002年05期

4 楊磊,潘青林,尹志民,吳建生;微量Sc和Zr對(duì)Al-Zn-Mg合金組織與性能的影響[J];材料工程;2001年07期

5 郭旭濤,李培杰,熊玉華,劉樹勛,曾大本;稀土在鋁、鎂合金中的應(yīng)用[J];材料工程;2004年08期

6 劉英,李元元,張大童;金屬材料的等通道轉(zhuǎn)角擠壓研究進(jìn)展[J];材料科學(xué)與工程;2002年04期

7 居志蘭,戈曉嵐,許曉靜;ECAP細(xì)化晶粒法的仿真與分析[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2003年02期

8 朱浩;朱亮;陳劍虹;呂先鋒;;不同應(yīng)力狀態(tài)下鋁合金變形及損傷機(jī)理的研究[J];稀有金屬材料與工程;2007年04期

9 湯小紅,胡澤豪;機(jī)車用防銹鋁氬弧焊工藝性能研究[J];電焊機(jī);2001年04期

10 林樂耘,劉增才,徐杰,趙月紅;實(shí)海暴露防銹鋁合金局部腐蝕敏感性研究[J];腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù);2000年04期

本文編號(hào)：2599208