新型等通道球形转角膨胀挤压过程模拟与实验验证

将"球形分流"和"膨胀挤压"概念引入传统ECAP技术,提出一种新型等通道球形转角膨胀挤压(ECAEE-SC)工艺。采用有限元模拟和实验验证的方法研究ECAEE-SC过程中工业纯铝的塑性变形行为。结果表明:ECAEE-SC工艺具有复合剧烈塑性变形的效果,球形转角和膨胀通道为两个主要变形区域;挤压过程中材料处于理想的压应力状态,坯料单道次ECAEE-SC变形累积等效应变量约为3.5,整体变形均匀性良好,挤压效率大幅提高。挤压实验与有限元模拟结果相一致,挤出坯料外形完整且宏观无裂纹,坯料显微硬度平均值从初始36.6HV增加至70.2 HV,力学性能得到显著改善。

等通道球形转角膨胀挤压工业纯铝的组织与性能

采用新型等通道球形转角膨胀挤压(equal channel angular expansion extrusion with spherical cavity,ECAEE-SC)工艺,对工业纯铝进行室温1道次挤压变形。借助光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)研究变形过程中工业纯铝显微组织的变化规律,并进行了硬度测试和拉伸试验。结果表明:ECAEE-SC工艺具有复合成形效果和较高的挤压效率,坯料成功实现了单道次连续变形。工业纯铝经1道次ECAEE-SC变形后,在机械剪切、应变累积和静水压力的共同作用下,晶粒显著破碎和细化,内部形成了大量细小、均匀的等轴亚晶,平均晶粒尺寸约为4.6mm;材料表现出优良的综合力学性能,HV显微硬度由未变形时的366 MPa增加至702 MPa,增幅为91.8%,且分布趋于均匀;抗拉强度高达183.8 MPa,而伸长率降低至12.7%,拉伸断口表现出明显的韧性断裂特征。

镦-剪-挤耦合作用下工业纯铝变形行为及组织性能

提出一种集镦粗、剪切和挤压变形于一体的膨胀不等通道转角挤压法(expansion non-equal channel angular extrusion,Exp-NECAE),基于理论分析,采用数值模拟与实验验证相结合的方法,研究多效应耦合作用下工业纯铝剧烈塑性变形行为,探讨分析变形材料对微观组织和力学性能的演变规律。结果表明,Exp-NECAE工艺具有高效率复合成形特点,坯料的变形过程连续、稳定、协调,可分为转角区变形、过渡区变形和完全挤出变形3个不同阶段;变形时材料内部处于理想的三向压应力状态,变形均匀性良好,单道次累积应变量高达2.56,接近理论计算值。1道次Exp-NECAE变形后,在镦-剪-挤耦合简单剪切应变诱导下,工业纯铝晶粒破碎和细化十分明显,材料内部形成了以细小等轴晶为主的混晶组织,平均晶粒尺寸约为2.73μm。同时,材料力学性能提升显著,平均显微硬度(HV)为558 MPa,抗拉强度为161.2 MPa,伸长率为13.9%。断口形貌中存在大量小而深的韧窝,且分布较为均匀,表现出了良好的韧性断裂的特征。

Exp-ECAP工艺对钛铝双金属复合棒材界面组织及性能的影响

提出一种耦合镦、剪、挤等多种变形于一体的膨胀-等通道转角挤压工艺(expansion-equal channel angular pressing,Exp-ECAP)。450℃下采用单道次Exp-ECAP挤压结合退火热处理成功制备钛铝双金属复合棒材。利用SEM、EDS、XRD、EBSD和剪切试验研究了钛铝双金属复合棒材界面微观组织和结合性能。结果表明,在Exp-ECAP变形剧烈剪切应力和退火高温条件下,钛铝双金属复合棒材获得了良好的界面结合,钛、铝2种基体元素通过相互扩散形成了厚度约为1.27μm的冶金结合层,界面层内生成的新相以金属间化合物TiAl为主,并含有少量不均匀分布的Ti_(3)Al(靠近钛侧)和TiAl_(3)(靠近铝侧)。Ti/Al界面层金属通过发生相变反应和部分再结晶产生了大量等轴、细小的超细晶组织,晶粒随机生长,无明显的择优取向。钛铝双金属复合棒材平均剪切强度为66.29 MPa,剪切破坏主要发生在TiAl相层,表现出脆性断裂的特征。