等径角挤压获得超细晶铜的研究

采用等径角挤压技术成功地将纯铜组织超细化，并对其组织、硬度及组织稳定性演变过程进行了研究。结果表明：挤压10道次后，得到了均匀、细小的等轴晶，其平均晶粒尺寸为0．75p．m；等径角挤压后材料的硬度明显上升，挤压4道次后硬度趋于饱和；通过对等径角挤压后试样在不同温度退火时首次发现，可以通过控制再结晶的温度和时间进一步细化晶粒。     

连续等径角挤压及其成形过程的三维数值模拟

连续等径角挤压是一种制备大尺寸超细晶材料的新技术,它结合了等径角挤压和连续挤压技术的特点,解决了等径角挤压不能制备大尺寸超细晶材料的问题,该技术对超细晶材料的推广应用具有重要意义。利用DE-FORM3D软件对纯铜连续等径角挤压变形行为进行了数值模拟,分析了变形过程中材料的流动、应变和温度变化情况,并对不同变形速度、摩擦条件和模具结构下的变形过程进行了比较,为连续等径角挤压工艺提供了理论指导。     

等径角挤压法制备超细晶的研究现状

总结了等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing，ECAP)过程中的影响因素、晶粒细化的机理等方面的研究进展，讨论了挤压温度、挤压速度在ECAP过程中对材料的影响，简述了ECAP的变形途径、变形次数对材料晶粒、材料变形量的影响。论述了由等径角挤压方法制备超细晶材料的发展现状并提出了一些需要进一步深入研究的方面。     

圆形挤压件等径角挤压过程有限元模拟

等径角挤压(ECAP)是一种利用纯剪切变形获得块状超细晶材料的方法。利用非线性有限元软件对纯铝的ECAP变形过程进行了数值模拟,获得了等效应变和等效应力分布规律,为今后的研究打下基础。     

等径角挤压制备的超细晶AZ91D镁合金块材的腐蚀行为

采用原位腐蚀、全浸泡腐蚀和电化学腐蚀,研究等径角挤压制备的超细晶AZ91D镁合金块材在3.5%(质量分数)氯化钠溶液中的腐蚀行为。结果表明:超细晶AZ91D镁合金中α固溶体晶粒细小(1～2μm);铸态组织中网状β相被破碎、细化成10μm左右的粒子,孤立且均匀分布于α固溶体上;形变细化降低合金在含氯介质中的耐蚀性,表现出更严重的腐蚀形貌、更快的腐蚀速度、极化测试中更大的腐蚀电流密度、电化学阻抗频谱中更小的极化电阻,且合金腐蚀行为由局部腐蚀转变成严重的均匀腐蚀。引起合金块材耐蚀性下降因素有2个:一是形变α固溶体的化学活性较高(源于应变产生的大量高能晶体缺陷,如大角度晶界、高密度位错等);二是细化的β相丧失了阻滞腐蚀介质向α固溶体扩展的屏障作用。     

基于等径角挤压（ECAP）的超细晶铸造镁合金制备研究

研究了铸造镁合金等径角挤压（ECAP）的原理与技术实施手段.通过设计ECAP模具的几何结构,研究了剪切应变累积效应的度量方法.通过对AM60镁合金铸锭单道次ECAP加工后光学显微组织的观察,讨论了模具几何结构条件（转角与背转角大小）对变形组织演化形态的影响.根据多道次ECAP试验的位移-挤压力关系曲线,考察了加工工艺条件（加工道次数、背压与加工速率）对变形组织形态的影响规律.分析了镁合金ECAP加工技术的试验和模拟方案.研究表明：AM60镁合金铸锭的ECAP变形组织形态较好地符合理论预测结果;多道次ECAP加工显著改善了AM60镁铸锭的微观组织;对于具有粗大晶粒的铸造镁合金而言,ECAP工艺能以机械化冶金方式制备其超细晶结构.     

等径角挤压模具对超细晶材料显微组织的影响

论述了等径角挤压（ECAP）制备超细晶材料工艺的研究进展，介绍了ECAP的技术原理和工艺特点，着重分析了ECAP模具对ECAP细晶材料的显微组织的影响．优化ECAP模具结构。     

等径角挤压制备的超细晶Al-5%Cu合金块材的腐蚀行为

采用全浸泡腐蚀和电化学腐蚀研究等径角挤压制备的超细晶铝铜合金块材在氯化钠溶液中的腐蚀行为。结果表明:超细晶铝铜合金中基体相α(Al)晶粒细小(为200～300nm);铸态组织中网状θ相(Al2Cu)破碎、细化成10μm左右的颗粒并均匀分布于形变α(Al)基体上;形变细化提高铝铜合金在氯化钠介质中的耐蚀性能,表现出全浸泡腐蚀中更轻的腐蚀程度、电化学测试中更大的极化电阻、更正的自腐蚀电位和点蚀电位、更小的腐蚀电流密度。     

等径角挤压法制备块体超细晶材料的研究现状及展望

对块体超细晶材料的研究是近年来的一大热点.大塑性变形法（Sever Plastic Deformation,SPD）之一的等径角挤压（Eaqual channel angular pressing ,ECAP）法,可以在室温或不太高的温度下,将材料的晶粒由几微米至几十微米细化至200nm～400nm,材料的性能得到提高,并且ECAP法有着相对简单的制备工艺及较好的细化效果.本文介绍了ECAP处理对提高材料的强度、疲劳寿命、超塑性等的贡献以及影响ECAP工艺的因素,分析了ECAP目前存在的问题,并对ECAP的应用前景进行了展望.     

等径角挤压制备超细晶CNTs/AZ31镁基复合材料研究

采用模角为90°的模具对退火处理后的AZ31镁基碳纳米管复合材料进行了等径角挤压实验.结果表明:AZ31镁基碳纳米管复合材料经过一道次的等通道角挤压后,复合材料中就有大量的超细晶粒出现.随着道次数增加,超细晶粒比例逐渐增多.四道次挤压后复合材料晶粒尺寸达到1～5μm,显微硬度得到显著提高.     

连续ECAP技术制备超细晶铝

探讨一种连续等通道角挤压(ECAP)新技术,实现了纯铝的无限长度连续大变形,制备出具有超细晶结构的金属材料。组织和性能检测表明:在连续ECAP变形一道次后,在晶粒内部形成了直径为650~900 nm且内部基本无位错的亚晶,但部分大晶粒内部仍存在高密度的位错网,材料硬度提高了87%;经过4道次连续ECAP变形后,亚晶并未进一步细化,但亚晶界趋于平直、清晰,且亚晶内部基本未见位错组织,材料硬度提高也不显著;与传统ECAP相比,连续ECAP工艺由于具有较高的变形区温度,促进了晶内位错的反应即动态回复过程,较早形成了平直清晰的亚晶结构,同时伴随每道次变形过程的动态回复也降低了最后晶格中累积的能量,使变形两道次后的组织和性能变化不显著。     

等通道转角挤压过程有限元模拟

等通道转角挤压是一种新的制备超细晶粒材料的技术。对于工业纯铝材料的等通道转角挤压过程 ,采用有限元技术进行模拟 ,分析了挤压过程中材料的应力和应变并对不同摩擦条件下的挤压变形情况进行了分析 ,将有限元分析结果与实际网格变形进行了比较 ,两者结果基本吻合     

圆形挤压件多道次等通道弯角挤压变形机理

采用数值模拟和实验研究方法分析圆形纯铝挤压件多道次等通道弯角挤压工艺,发现单道次挤压获得的挤压件的变形分布沿挤压件中心横截面竖直方向变形分布不均匀.通过节点映射法实现各工艺路线的多道次挤压,不同的工艺路线对应的多道次挤压变形分布具有明显差异.多道次挤压后晶粒得到显著细化,变形后晶粒结构较挤压前的退火等轴晶粒大为不同,而且各工艺路线的晶界取向也各不相同,其中旋转90.挤压能够获得大角度晶界分布的等轴晶粒试样,实验结果与有限元分析结果十分吻合.     

等径角挤压过程的计算机模拟

等径角挤压可以在不改变材料横截面的情况下使其反复产生严重的塑性变形,从而降低材料的晶粒尺寸,是制备块体超细晶材料的新工艺。该文采用DEFORM程序对等径角挤压过程进行了模拟,分析了挤压过程中材料的应力、应变、挤压力等的变化及其分布,为今后的研究打下了基础。     

等通道弯角挤压变形机理模拟与工艺参数优化

通过等通道弯角挤压工艺 (EqualChannelAngularPressing ECAP)能够获得块状超细晶粒材料 (包括亚微米和纳米材料 )。模具几何形状、摩擦条件等工艺参数对挤压过程具有重要影响。本文应用作者自主开发的商品化软件 ,通过大量的有限元模拟 ,研究了过程参数对挤压件变形分布、挤压载荷的影响规律 ,给出了不同模具拐角和圆心角对ECAP挤压件变形区产生的累积等效应变、等效应力和载荷 行程曲线的影响 ,为优化模具形状和获得所要求的挤压件变形分布提供了大量有效的结果和规律。     

等径弯曲通道变形制备超细晶铜的热稳定性

室温下采用等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)C方式进行了纯铜(99.95%)12道次挤压变形。通过等温和等时退火,研究ECAP变形后铜的退火行为,并研究了等径弯曲通道变形和退火后纯铜的显微硬度和显微结构变化。分析了ECAP应变量、退火时间和退火温度对超细晶铜的再结晶行为、抗软化性能的影响。结果表明:ECAP变形后的超细晶铜在退火过程中,表现出不连续再结晶现象;ECAP降低了铜的热稳定性,变形道次越高再结晶温度越低。退火后稳态晶粒尺寸随变形道次的增加而细化,硬度值随变形道次的增加而增大,回归分析表明,晶粒尺寸与硬度之间的关系符合Hall-Petch公式。     

等径角挤压模设计

介绍了等径角挤压工艺原理,进行了等径角挤压时挤压力计算和凸模、相关配套零件及挤压模的设计。利用该模具成功制备出了平均晶粒尺寸为1.5μm的超细晶粒纯铜柱状材料,经实验分析,所获得超细晶粒纯铜的许多力学性能指标均得到了提高,抗拉强度从原来的235MPa提高到420MPa,硬度从114HV提高到184.3HV,延伸率由原来的45%降低到19%。     

等径角挤压制备CuCrZr合金的抗软化性能

研究了CuCrZr合金等径角挤压(ECAP)后的微观组织演变及软化温度.结果表明,固溶态CuCrZr合金经路线B_c(每挤一道次后试样沿同一方向旋转90°)等径角挤压10道次后组织细化至亚微米级,超细晶晶粒较为等轴、均匀.等径角挤压10道次后合金的软化温度约为530℃,但550℃时,合金的硬度仍高达161HV,这说明ECAP后合金的抗软化能力并没有降低.因为ECAP促进了时效时析出相的析出,使得析出相更为弥散、细小,从而提高了合金的力学性能.     

Monte-carlo modeling of grain growth in Zr equal channel angular pressed and recrystallized

Grain boundary character distribution in equal-channel-angular pressed Zr was studied. Using a die design of 90°/20° and an operation temperature of 350°C. The initial grain size of 20 μm was reduced to about 270 nm with 4 passes via route B_c. The grain growth kinetics of the recrystallized state was obtained by experiment and Monte-Carlo computer simulation, respectively, which showed good agreement. Based on kinetics and morphological characteristics, it was concluded that the grain coarsening mechanism was governed by normal grain growth. No sign of abnormal grain growth was detected either in the experiment or in simulation despite taking into consideration anisotropy in grain boundary energy as well as its mobility. This indicates that grain boundaries produced by severely deformed Zr are stable against explosive coarsening. The evolution characteristics of the microstructure in the present ECA pressed and recrystallized Zr differed from those of cold rolled Ti in that the grain boundary misorientation distribution and texture were rather stable during grain growth. Jointly Appointed by the Center for Advanced Aerospace Materials This article is based on a presentation made in the 2002 Korea-US symposium on the “Phase Transformations of Nano-Materials,” organized as a special program of the 2002 Annual Meeting of the Korean Institute of Metals and Materials, held at Yonsei University, Seoul, Korea on October 25–26, 2002.