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。

ECAP等径角挤压变形参数的研究

等径角挤压 (EqualChannelAngularPressing ,ECAP)是一种利用纯剪切变形细化晶粒的大塑性变形加工方法 ,已引起人们的极大关注。给出了等径角挤压变形过程中的主要工艺参数 ,包括有效应变、模具角度、变形途径、挤压速度、挤压温度、挤压道次、剪切方向等的选择对纳米材料的结构与性能的影响 ,并评述了等径角挤压变形过程的有限元模拟结果。

等径角挤压道次对纯锡显微组织与力学性能的影响

在室温下对纯度为99.99%的锻态纯锡板进行不同道次(0~20道次)的等径角挤压(ECAP),研究ECAP道次对纯锡显微组织和力学性能的影响。结果表明:在ECAP的剧烈剪切作用下纯锡晶粒中产生孪晶,并发生孪晶诱导再结晶,晶粒显著细化,当ECAP道次超过12道次时,晶粒细化效果减弱;随着ECAP道次的增加,纯锡的织构强度和最大取向密度降低,硬度、强度和断后伸长率均增大;与锻态纯锡相比,经20道次ECAP后的硬度、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别提高了9.09%,5.14%,32.08%,144.19%;当ECAP道次数少于8道次时,纯锡的主要强化机制为加工硬化,而当ECAP道次数多于8道次时,主要强化机制为细晶强化。

等径角挤压轨道交通车辆用7005铝合金的组织和力学性能

在室温下对350℃×2 h退火后的轨道交通车辆用7005铝合金进行了2道次等径角挤压,利用光学显微镜、扫描电镜和电子拉伸试验机对合金挤压前后的显微组织、力学性能及断口形貌进行分析。结果表明:随着挤压道次的增加,试样显微组织细化,力学性能提升,2道次后,晶粒大小约为3μm,甚至出现1μm以下的小晶粒;抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为384.33 MPa、332.60 MPa、14.2%,分别比等径角挤压前提高53.08 MPa、79.48 MPa、2.8%,晶粒细化明显,力学性能得到大幅改善。

等径角挤压（ECAP）工艺的研究进展

文章论述了等径角挤压这种大塑性变形工艺的研究进展，主要包括等径角挤压的工艺原理、剪切变形特征、不同工艺参数对显微组织和材料性能的影响，并对ECAP方法涉及的材料作了简要介绍。

应用等径角挤压(ECAP)技术的金属粉末固结和碎屑回收研究现状

等径角挤压(ECAP)技术以纯剪切的形式在不改变横截面形状的条件下对材料引入大剪切应变,是一项极具发展前景的大塑性变形技术。对于ECAP的研究通常集中在晶粒细化方面,然而近年来ECAP技术在其他领域的应用已逐渐增多,并取得了很大进展。概述了ECAP的工艺原理,详细介绍了ECAP技术在金属粉末固结和碎屑回收方面的研究现状,着重探讨了国内外学者对此项技术的研究热点和不同改进方案,最后基于ECAP技术的局限性对利用该技术实现金属粉末固结和碎屑回收提出了展望。

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0.75μm;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。

等径角挤压法制备超细晶的研究现状

总结了等径角挤压 (EqualChannelAngularPressing ,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。

用等径角挤压变形法制备纳米晶金属结构材料的组织演变

用实验方法研究了工业纯铁在等径角挤压变形 (路径 C)过程中晶粒细化过程。实验结果表明 ,经 4道次剪切变形后开始出现纳米级晶粒。晶粒细化过程为 :原始粗晶粒→晶粒被剪切变形带分割→位错线分割滑移带→位错线发展为位错墙 ,把变形带分割成细小的亚晶→亚晶界的位错密度增加→形成大角度晶界的纳米晶粒。测试了不同变形道次下材料的显微硬度值。

等径角挤压2A12铝合金超细晶组织结构研究

使用Φ=90°和ψ=30°的挤压模具在室温下对2A12铝合金进行了8次等径角挤压,成功制备了晶粒尺寸为200nm左右、具有大角度晶界的块体超细晶材料,并且采用HitachiS-800透射电镜,研究了挤压过程中2A12铝合金的组织结构及其变化。结果表明挤压一次后,晶粒内位错密度急剧增加,形成位错纠缠,晶粒细化效果最明显;挤压前分布在α-Al基体上的针状第二相Al2Cu和颗粒状Al2Cu Mg,在剪切力的作用下,针状Al2Cu变成颗粒状,弥散分布在α-Al基体上,Al2CuMg颗粒因晶粒细化进入了晶界位置,而且在以后的挤压中,这些化合物颗粒大小基本保持不变。继续挤压,位错逐渐由晶内移动到晶界上,在晶界上形成胞状组织,最后逐渐变成了清晰的小角度晶界或大角度晶界,从而实现组织的超细化。

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。

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。

铝合金等径角挤压和多向压缩变形中析出相的回溶研究

利用透射电镜(TEM)研究了等径角挤压(ECAP)和多向压缩(MAC)两种强塑性变形方式对Al-Cu合金中θ′相变形过程中演变。结果表明,随着应变量的增加,析出相先是与基体失去位向关系,随后破碎、回溶。在相同应变量下,MAC变形使析出相回溶的速度明显高于ECAP变形。应变引起析出相回溶受界面反应型回溶机理和界面弯曲效应机理共同作用。

铜铬合金等径角挤压后的组织与性能

采用等径角挤压(ECAP)对铜铬合金(Cu/3．75%Cr)进行加工,并进行了金相及扫描电镜分析。结果表明：ECAP导致材料晶粒细化十分明显,铬在合金中仍以颗粒状均匀分布。同时,ECAP加工后铜铬合金硬度和抗拉强度也有很大提高。

数值模拟内圆角半径对AZ31镁合金等径角挤压过程的影响

通过Gleeble-1500D热模拟机获得AZ31镁合金的应力-应变曲线,采用DEFORM-3D软件对其等径角挤压过程进行了模拟,并分析了不同内圆角半径对挤压过程的应力和应变影响。结果表明,随着内圆角半径的增大,试样表面变得光滑,在内圆角处所受平均应力减小,试样的平均等效应变随之增大,中间稳定变形区域减小。

连续等径角挤压制备超细晶铜

介绍一种制备超细晶材料的新技术———连续等径角挤压,它将连续挤压技术应用于制备超细晶材料的等径角挤压工艺,解决了传统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。通过DEFORM3D对铜的连续等径角挤压过程的数值模拟,得到变形过程中金属的流动、应变场和温度场情况,并对不同变形速度和摩擦条件下的变形过程进行比较,得到优化的工艺参数,并以此参数进行实验。实验结果表明,连续等径角挤压后铜的硬度明显上升,连续等径角挤压3道次后,硬度趋于饱和;连续等径角挤压12道次后,铜的平均晶粒尺寸为400 nm。

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。

Bc路径等径角挤压7090/SiC_p的显微组织及性能

采用Bc路径对超高强铝合金基复合材料7090/SiCp进行等径角挤压加工。采用金相显微镜、力学性能测试及扫描电镜,分析该复合材料的显微组织和力学性能。结果表明:经过4个道次的等径角挤压加工,该复合材料的晶粒逐渐被细化,第三道次后晶粒尺寸达到1μm以下;继续进行等径角挤压时,晶粒未发生明显变化。室温拉伸结果显示:晶粒的抗拉强度逐渐增大,在第三道次下道次间抗拉强度的增加幅度最大,达到14.3%,此时其抗拉强度及伸长率分别为338.57 MPa及15%;SiC颗粒在大的剪切力作用下被破碎细化,在基体中的分布也更加均匀。

等效应变量对等径角挤压的2A12铝合金力学性能的影响

采用内角为105°、外角为45°及内角为90°、外角为30°两套模具对2A12铝合金进行了等径角挤压实验,研究了等效应变量对其力学性能的影响。结果表明,等径角挤压可以显著改善材料的力学性能,而且等效应变量的大小与材料的力学性能密切相关。经过等径角挤压,材料所经受的累积等效应变量达到4时,材料力学性能的提高达到饱和,而且材料所经受的单次等效剪切应变量越大,材料力学性能的提高越迅速,改善越明显。

等径角挤压对AZ31镁合金组织及力学性能的影响

研究了电磁连铸AZ31镁合金沿A路径经常规等径角挤压(ECAE)和两步ECAE变形后的微观组织与力学性能。结果表明:与预挤压态相比,常规ECAE态合金随着挤压道次的增加,晶粒不断细化,伸长率不断提高,但屈服强度与抗拉强度逐渐降低;两步ECAE可以使晶粒进一步细化,伸长率、屈服强度与抗拉强度均提高。伸长率、屈服强度与抗拉强度的改变与AZ31镁合金经两步ECAE变形后位错密度增加有关。