等径角挤扭工艺的研究

针对等径角挤压(ECAP)工艺和挤扭(TE)工艺中,材料变形不均匀,1道次变形获得的应变量不够大的缺点,将2种工艺有机结合,提出了等径角挤扭(ECAPT)工艺。利用UG和DEFORM-3D软件进行几何造型和有限元模拟,研究变形过程、应力应变分布和载荷变化,并用纯铝进行2道次ECAPT实验,测量试样显微组织和力学性能的变化。结果表明,ECAPT使组织产生更大的应变量,随着行程的增加,载荷增大,在TE通道平稳阶段达最大值,试样头部挤出TE通道后载荷降低;材料的宏观形貌同模拟结果一致,显微组织发生了明显细化,其中第1道次z面和第2道次y面细化效果明显;力学性能得以较大提高,屈服强度由43.31MPa提升至52.19MPa,抗拉强度由71.30MPa提升至130.38MPa。     

ECAPT 过程中 TE 工艺对 ECAP 变形规律的影响

通过对纯铝等径角挤压(ECAP)和等径角挤扭(ECAPT)变形行为的数值模拟,获得了材料在不同工艺下的应变和损伤情况.结果表明,在ECAPT工艺中试样通过ECAP通道后能获得比单独的ECAP更高的应变累积,应变累积量随TE通道螺旋角β的增大而增大,同时试样内部的应变分布也得到改善,试样在受到TE工艺的背压后材料表面受到剪切破坏的可能性也明显降低.     

ECAPT 工艺对 SiCp/ Al 基复合材料组织和性能的影响

探究了用等径角挤扭(ECAPT)法制备的SiC_p/Al基复合材料组织演化过程和力学性能。比较了2种体积分数的SiC_p(8.75%和35%)复合材料在ECAPT中组织演化规律,测试了其硬度值及致密度。结果表明,ECAPT形变量大,细化晶粒能力强,SiC_p分布均匀性好,其致密效果SiC_p体积分数大的(35%)比小的(8.75%)差;并且体积分数为35%的SiCp复合材料存在"拱桥效应",但颗粒细化效果优于体积分数为8.75%的SiC_p。     

工艺参数对AZ31镁合金往复挤压过程的影响

运用刚黏塑性有限元法对不同工艺参数下的AZ31镁合金往复挤压过程进行了热力耦合数值模拟,研究了不同初始坯料温度、挤压速率和摩擦因数对往复挤压过程中等效应变、等效应力及温度场的影响。结果表明:在往复挤压过程中,挤压速率对等效应变峰值影响不大,随着挤压速率的增大,工件内温度峰值直线上升,温度分布不均匀程度增大,应力峰值先增加后减小;随着初始坯料温度升高,等效应力峰值呈直线趋势减小;摩擦因数对温度峰值的影响很小,随着摩擦因数的增大,等效应变峰值先增大然后趋于平稳,等效应力峰值增大,其增大幅度减小。     

考虑动载荷和表面粗糙度的渐开线齿轮摩擦因数的研究

 进行齿面摩擦因数的研究,对于减少摩擦损失、改善系统传动性能等具有重要的意义．建立渐开线圆柱齿轮的非线性时变单自由度动力学模型,求解得到动态啮合力和单对轮齿的受力．结合载荷分担概念和弹流润滑理论,得到考虑表面粗糙度和动态载荷的不同啮合位置处的齿面摩擦因数,并与静态载荷条件的结果进行对比．同时分析转速、表面粗糙度和润滑剂黏度等工作条件对摩擦因数的影响．研究结果表明：动态载荷对油膜厚度、油膜承载比例和摩擦因数均有一定程度的影响．进入啮合段,油膜较薄,油膜承载比例较低.退出啮合段,油膜增厚,油膜承载比例增高.转速对摩擦因数的影响并非单调的,摩擦因数先是随着转速的增大显著减小,而后随着转速的增大而增大．随着表面粗糙度的增大,摩擦因数随之明显增大．在一定的黏度范围内,随着润滑剂黏度的增大,摩擦因数随之明显减小．     

SiC_P/Al基复合材料在等径角挤扭变形中的界面原子扩散行为

为了研究金属基复合材料在剧烈塑性变形(SPD)过程中增强颗粒与金属基体的界面连接机制,通过等径角挤扭(ECAP-T)工艺在较低温度下制备块状10wt%SiCP/Al基复合材料,并对经过1、2和4道次ECAP-T变形的SiC颗粒与纯Al之间的界面反应以及元素扩散进行了研究。通过TEM和XPS研究了界面和元素扩散,结果表明:即使在较低的外界制备温度下,Al和SiC颗粒表面的SiO2层也能够发生反应,形成主要由Al2O3组成的界面层。相比理论计算值,ECAP-T变形可以将Al的扩散系数提高约1016倍,增强扩散的原因主要是ECAP-T变形促使界面温度升高,且在铝基体内产生空位、位错和晶界等高密度晶格缺陷。     

摩擦系数对不同截面纯锆单道次ECAP变形影响的有限元模拟与实验验证

利用商业有限元软件Abaqus模拟不同截面形状纯锆试样在不同摩擦系数条件下单道次等通道转角挤压变形。模拟结果表明,摩擦系数对挤压载荷有明显影响,随着摩擦系数的增大,截面形状对挤压载荷的影响越来越小。同时发现,随着摩擦系数的增大,Z面等效应变分布均呈减小趋势,且圆形试样减小幅度大于方形试样,说明摩擦及圆形截面有助于工业纯锆的均匀变形;对X面的等效应变分布分析发现,摩擦系数对圆形试样X面等效应变分布影响不大,方形试样X面变形均匀性随摩擦系数的增大而减小。考虑到摩擦会导致挤压力过大,因此在挤压过程中应适当减小摩擦系数,并选择圆形截面试样。     

不同摩擦介质下Al-0.97%Mn铝锰基复合材料摩擦磨损行为的探讨

采用XRD和SEM分析试样的金相组织。以干摩擦、湿摩擦、湿摩擦加磨粒为摩擦条件,采用M-2000型摩擦磨损实验机对Al2O3颗粒增强铝锰基复合材料和纯铝进行摩擦磨损实验。实验结果表明:复合材料是由铝锰固溶体、铝锰化合物MnAl6、Al11Mn4相以及Al2O3颗粒增强相组成;随着载荷的增加,材料的失重量增大;在同一种摩擦条件下,氧化铝颗粒增强复合材料的失重量明显小于纯铝材料的失重量;对于同一种材料来说,在湿摩擦和磨粒的共同作用下材料的失重量最大,干摩擦次之,湿摩擦失重量最小。     

PTFE编织复合材料摩擦特性研究

在高速摩擦磨损试验机上以摆动频率、载荷为变量对PTFE编织复合材料进行于摩擦性能测量实验,分析摆动频率、载荷对摩擦因数的影响规律。结果表明:材料的摩擦因数随载荷增大呈稳定降低趋势,最后趋于平稳。在20～40kN载荷范围内,摩擦因数随摆动频率的增大经过一个最小值后上升到稳定值。载荷对摩擦因数的影响大于频率的影响。通过扫描电子显微镜对不同载荷频率下产生的PTFE编织复合材料转移膜的分析,从微观上解释了摆动频率、载荷影响PTFE编织复合材料摩擦因数的作用机理。     

细晶GCr15合金材料ECAE过程的数值模拟

等径角挤压(ECAE)可以在不改变材料横截面的条件下使其反复产生大的塑性变形,从而使材料的晶粒得到细化,是制备块状超细晶粒材料的有效方法.通过对GCr15钢ECAE变形过程进行数值模拟,获得了挤压过程中不同的外接圆弧角Ψ和不同摩擦系数μ对挤压载荷和等效应变的影响规律.结果表明,挤压载荷随着外接圆弧角Ψ的增加而减小,随着摩擦系数μ的增加而增大;而变形均匀性则随着Ψ和μ的增加而减小.     

纯铝粉末等径角挤压固结模拟及实验研究

目的研究纯铝粉末在等径角挤压(ECAP)工艺下的固结行为。方法采用Deform软件对铝粉的ECAP工艺进行热力耦合有限元模拟分析,研究粉末致密情况、静水压力情况以及温度场分布情况等,剖析铝粉的固结行为。通过铝粉的ECAP实验对粉末的固结质量进行综合评定。结果有限元模拟表明,ECAP剪切转角处静水压力最大,温度最高,相对密度接近0.97,接近完全致密材料,为粉末固结提供了必要前提。实验结果表明,在200℃条件下,可以通过ECAP工艺将铝粉固结成为块体材料。结论 ECAP变形过程能够在较低的温度条件下实现粉末的固结行为。     

Ti-6Al-4V钛合金等通道转角挤压的有限元模拟

运用有限元方法对Ti-6Al-4V钛合金等温等通道转角挤压过程进行了模拟,获得了摩擦因子、挤压角、过渡角等挤压参数对材料变形区的应变分布和挤压载荷的影响规律.结果表明:摩擦因子的增大引起局部应变集中,摩擦因子为0.5时,最大挤压载荷比零摩擦条件时提高了2.37倍;增大挤压角有利于获得均匀等效应变,减小挤压载荷,但同时减小了单次变形的应变量;减小过渡角可以扩大均匀应变区域,但过渡角过小会引起通道转角处的严重应变集中.     

摩擦力在ECAP成形时作用的有限元模拟

应用有限元方法对一种全新的可应用于板料的等通道角挤压(ECAP)方法中摩擦力的作用进行了有限元模拟.计算模拟结果表明,不同于常规的等通道角挤压中摩擦力的负面影响,在板料等通道角挤压方法中一定的摩擦力和尺寸精确的模具结构却是保证此类等通道角挤压正常进行的关键.     

等径角挤压对Al-Cu-Mg-Ag合金组织性能的影响

为研究大塑形变形对耐热铝合金的作用,采用铸冶金工艺制备了新型的Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金,通过显微组织观察、差热分析及硬度测试等方法,研究了等径角挤压对耐热铝合金显微组织与力学性能的影响.结果表明:通过对挤压态的Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金在固溶淬火后时效前进行等径角挤压变形,可获得晶粒尺寸低于2μm的块体超...     

An experimental verification of the finite element modelling of equal channel angular pressing

Strain hardening of pure copper and friction between the sample and die channels is considered for finite element modelling. To validate the FEM results, the FEM calculated effective strain variations were compared with the hardness measurements. Simulated load–stroke curve and peak load calculations were also compared with the experimentally recorded load–stroke curve and peak load. Different stages of the load–stroke curve of the ECAP process was explained in detail. In over all, good conformity is observed between the FEM calculations and experimental results.     

等径角挤压过程中材料的流变行为研究

分析了等径角挤压过程中材料流变的原因和特征,认为每道次挤压材料内部发生的剪切变形量与时间的函数曲线呈近似正态分布,适当升高温度和增加背压能有效减小难变形区,降低通道与试样接触面之间的摩擦能减小材料内部的滞变区.通过实验证明,随着挤压道次的增加,材料内部的滞变区将减小,均匀化程度会逐步提高.     

Effect of friction model in numerical analysis of equal channel angular pressing process

During the last decade or so there has been a tremendous growth in the research and development of equal channel angular pressing (ECAP) process which was originally proposed by Segal et al. Numerical analyses are being used extensively to evaluate the effect of various die design and process parameters in ECAP. Friction is one such important parameter. Coulomb and shear friction models have been used in the numerical analysis of ECAP process and contradicting results have been reported. This study evaluates the effect of coulomb and shear friction models on the deformation pattern, strain distribution and load requirement during ECAP process and suggests which friction model should be used in the numerical analysis of ECAP process.     

Effect of integrated extrusion–equal channel angular pressing temperature on microstructural characteristics of low carbon steel

Abstract

In the present research, a combined forward extrusion–equal channel angular pressing was developed and executed for the deformation of a plain carbon steel. In this method, two different deformation steps, including forward extrusion and equal channel angular pressing, take place successively in a single die. The deformation process was performed at different deformation start temperatures (800, 930 and 1100°C). Three-dimensional finite element simulation was used to predict the strain and temperature variations within the samples during deformation. With microstructural observations and the results of finite element simulation, the main grain refinement mechanisms were studied at different deformation temperatures. The results show that the forward extrusion–equal channel angular pressing is effective in refining the ferrite grains from an initial size of 32 μm to a final size of ～0·9 μm. The main mechanisms of grain refinement were considered to be strain assisted transformation, dynamic strain induced transformation and continuous dynamic recrystallisation, depending on the deformation temperature.     

镁合金双通道转角挤压有限元分析

基于有限元分析软件建立了双通道转角挤压模型,对AZ91镁合金挤压变形过程进行了模拟,并对挤压变形过程、等效应变、挤压力等模拟结果进行了分析。模拟结果表明:双通道转角挤压所需要的挤压力要大于传统的等通道转角挤压,通道夹角越大,挤压所需要的挤压力越小;双通道转角挤压获得的总的应变更大。