多道次ECAP制备不同晶粒尺寸纯铜及其性能研究
发布时间：2021-01-08 00:28
铜作为一种广泛应用的金属材料,优异的导电性和导热性使其广泛应用于电子工业、机械制造、建筑工业和国防工业等领域中,但是纯铜的强度不高,硬度较低,无法满足工业生产对材料越来越高的要求,一定程度上限制了纯铜的使用。因此,采用一种合理的方法进行强化,制备高强度、高硬度的纯铜具有很重要的工程应用价值。本文以工业纯铜T2为研究对象,采用多道次等径角挤压工艺,改进传统模具设计方案,开展试验使材料内部晶粒细化、力学性能提高,研究应变率对粗晶、细晶和超细晶纯铜的影响,并研究预应变对不同晶粒尺寸纯铜的力学性能影响,其主要研究内容及创新点如下:1、为了解决传统模具合模力不足、装拆困难等一系列制样效率低的问题,提出一种对称分模自由套模具设计方案,开展了等径角挤压试验,制备出了不同挤压道次的纯铜试样。2、研究不同挤压道次纯铜的微观组织及其演变机制、显微硬度及其均匀性、拉伸性能,通过SEM对拉伸断口形貌进行分析。3、为了研究不同晶粒尺寸纯铜对应变率的敏感性,在不同应变率情况下加载,拉伸变形,分析不同晶粒尺寸纯铜的率敏感性。4、为了研究预应变对不同挤压道次纯铜的力学性能的影响,对不同挤压道次的纯铜进行不同应变量的拉...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１高压扭转原理示意图［１２］??Ｆｉｇ．?１－１?ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｔｏｒｓｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ??
Ｌ??Ｉ??图１－１高压扭转原理示意图［１２］??Ｆｉｇ．?１－１?ｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｔｏｒｓｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ??１．２．２?累积叠车Ｌ技术（ＡＲＢ，?Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ?Ｒｏｌｌ－Ｂｏｎｄｉｎｇ）??（Ｓｕｒｆａｃｅ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）????（Ｃｕｔｔｉｎｇ）????ｉ?＞?ｓ??Ａ?ｊｒ?Ｉ?Ｉ??Ｌ－：＿—■＿Ｉ??Ｄｅｇｒｅａｓｉｎｇ??ｗｉｒｅ－ｂｒｕｓｈｉｎｇ??．??（Ｒｏｌｌ－ｂｏｎｄｉｎｇ）??｜?Ｓｔａｃｋｉｎｇ?Ｈｅａｔｉｎｇ?Ｊ??２?二?亍丨」??图１－２累积叠轧原理示意图ｌ１８］??Ｆｉｇ．?１－２?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ?ｒｏｌｌ?ｂｏｎｄｉｎｇ??累积叠乳技术是由日本学者Ｓａｉｔｏ［１９］首次提出的一种制备超细晶材料的剧烈塑性变??形工艺，包括轧制工艺和连接工艺。图１－２所示为累积叠轧基本原理示意图，将两块外??形尺寸相同的板材进行表面处理（氧化层打磨、清理），然后重叠放置，厚度为２ａ，进??行轧制加工后厚度变为ａ，轧制后每块板的减薄率为５０％，再将板料从中间切开再重叠??放置，重复上述的工艺过程，保证轧制温度为室温或者低于材料的再结晶温度，就可以??效累积应变量使得晶粒细化??ＡＲＢ工艺的最大优势是工艺简单易行，只需要轧制机即可，每道次轧制变形能获??得较大的应变量，但是在轧制道次增加到一定程度后，由于累积的应变量太大板材会发??生开裂
１．２．３?多向锻造技术（ＭＤＦ，?Ｍｕｌｔｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ｆｏｒｇｉｎｇ）??多向锻造技术是上个世纪９０年代由Ｓａｌｉｓｈｃｈｅｖ?［２２］等率先提出的制备超细晶材料的??剧烈塑性变形工艺，其实质是多次多方向的自由锻。如图１－３所示为多向锻造工艺原理??示意图，对试样的三个正交方向Ｚ、Ｘ、Ｙ依次进行锻打，锻Ｚ方向时其实是一个墩粗??的过程，不管是对于方形料还是圆形料，锻后试样的中心部位都会变成一个鼓形，呈现??出中间粗大，两端小的形态，而锻Ｘ、Ｙ方向时是一个拔长的过程，锻后鼓形消失。通??过外加载荷沿着轴向不断改变，试样在变形过程中被压缩和拔长［２３］。为了防止塑性较差??的材料在锻造过程中开裂，一般将试样加热到一定范围后再进行锻造，锻造温度通常选??在Ｏ．ｌＴｍ？０．５Ｔｍ之间（Ｔｍ为材料的熔点）。??在多向锻造过程中，对三个方向进行锻打时，试样各部位的受力状态以及温度变化??是不一样的，最终导致试样变形不均匀，导致材料晶粒细化不均匀，ＭＤＦ的应用范围??在一定程度上受到了限制［２４］。??ＩＩＰ?Ｒｏｔａｔｉｏｎ?９０。??丨?１??Ｒｏｔａｔｉｏｎ?９０°?Ｚ??１／??ｍ?Ｍｉ??Ｍｒ??图１－３多向锻造工艺原理示意图［２３］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｕｌｔｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?ｆｏｒｇｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１．２．４?等径角挤压技术（ＥＣＡＰ
【参考文献】：
期刊论文
[1]实用型等径角挤压模具的结构设计与加工工艺分析[J]. 李永志,李悦,谢玉敏. 热加工工艺. 2013(21)
[2]AZ31镁合金等通道转角挤压工艺优化与实验研究[J]. 刘婷,徐淑波,任国成,景财年. 燕山大学学报. 2013(02)
[3]高压扭转法制备粉末块体超细晶材料[J]. 董传勇,薛克敏,李琦,李萍. 浙江科技学院学报. 2009(03)
[4]制备块体细晶材料的大塑性变形方法[J]. 张娟,刘长瑞,王快社,任红霞. 新技术新工艺. 2008(08)
[5]等径角挤压模具的新设计[J]. 顾振华,史庆南,起华荣. 机电产品开发与创新. 2007(04)
[6]晶粒长大过程微观组织演变Monte Carlo方法模拟[J]. 张继祥,关小军,孙胜,申孝民,董安平,刘运腾. 山东大学学报(工学版). 2005(04)
[7]ECAP细晶机制及对纯铝显微组织和力学性能的影响[J]. 郑立静,陈昌麒,周铁涛,刘培英,曾梅光. 稀有金属材料与工程. 2004(12)
[8]制备块体纳米/超细晶材料的大塑性变形技术[J]. 赵新,高聿为,南云,荆天辅. 材料导报. 2003(12)
博士论文
[1]超细晶Cu的剧塑性流变行为及本构理论[D]. 苏静.西北工业大学 2015
[2]金属的强烈塑性变形与考虑尺寸效应的细观本构关系[D]. 张静.广西大学 2011
硕士论文
[1]纯铜等径角挤压变形数值模拟及实验研究[D]. 朱帅.广西大学 2016
[2]轻合金高温等径角挤压细化工艺及其数值模拟[D]. 熊城.南昌航空大学 2015
[3]超声叠压与电阻焊组合晶粒细化工艺[D]. 闫凯强.深圳大学 2015
[4]Al和Al-3%Si合金等径角挤压过程中的变形行为及组织性能研究[D]. 李海龙.兰州理工大学 2014
[5]纯铜ECAP变形组织、力学性能与层错能差异性研究[D]. 刘博.兰州理工大学 2014
[6]AZ31B镁合金等通道转角挤压的组织与性能[D]. 王振业.辽宁工业大学 2014
[7]AZ31镁合金等径角挤压成形的多尺度模拟[D]. 沈冰.西华大学 2013
[8]ZK60镁合金等径角挤压研究[D]. 张小娜.武汉理工大学 2012
[9]纯铜等径角挤压过程计算机模拟研究[D]. 唐向前.兰州理工大学 2009
[10]ECAP模具设计与制造及ECAP工艺对铜性能的影响[D]. 周怀存.兰州理工大学 2008
本文编号：2963539
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１高压扭转原理示意图［１２］??Ｆｉｇ．?１－１?ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｔｏｒｓｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ??
Ｌ??Ｉ??图１－１高压扭转原理示意图［１２］??Ｆｉｇ．?１－１?ｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｔｏｒｓｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ??１．２．２?累积叠车Ｌ技术（ＡＲＢ，?Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ?Ｒｏｌｌ－Ｂｏｎｄｉｎｇ）??（Ｓｕｒｆａｃｅ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）????（Ｃｕｔｔｉｎｇ）????ｉ?＞?ｓ??Ａ?ｊｒ?Ｉ?Ｉ??Ｌ－：＿—■＿Ｉ??Ｄｅｇｒｅａｓｉｎｇ??ｗｉｒｅ－ｂｒｕｓｈｉｎｇ??．??（Ｒｏｌｌ－ｂｏｎｄｉｎｇ）??｜?Ｓｔａｃｋｉｎｇ?Ｈｅａｔｉｎｇ?Ｊ??２?二?亍丨」??图１－２累积叠轧原理示意图ｌ１８］??Ｆｉｇ．?１－２?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ?ｒｏｌｌ?ｂｏｎｄｉｎｇ??累积叠乳技术是由日本学者Ｓａｉｔｏ［１９］首次提出的一种制备超细晶材料的剧烈塑性变??形工艺，包括轧制工艺和连接工艺。图１－２所示为累积叠轧基本原理示意图，将两块外??形尺寸相同的板材进行表面处理（氧化层打磨、清理），然后重叠放置，厚度为２ａ，进??行轧制加工后厚度变为ａ，轧制后每块板的减薄率为５０％，再将板料从中间切开再重叠??放置，重复上述的工艺过程，保证轧制温度为室温或者低于材料的再结晶温度，就可以??效累积应变量使得晶粒细化??ＡＲＢ工艺的最大优势是工艺简单易行，只需要轧制机即可，每道次轧制变形能获??得较大的应变量，但是在轧制道次增加到一定程度后，由于累积的应变量太大板材会发??生开裂
１．２．３?多向锻造技术（ＭＤＦ，?Ｍｕｌｔｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ｆｏｒｇｉｎｇ）??多向锻造技术是上个世纪９０年代由Ｓａｌｉｓｈｃｈｅｖ?［２２］等率先提出的制备超细晶材料的??剧烈塑性变形工艺，其实质是多次多方向的自由锻。如图１－３所示为多向锻造工艺原理??示意图，对试样的三个正交方向Ｚ、Ｘ、Ｙ依次进行锻打，锻Ｚ方向时其实是一个墩粗??的过程，不管是对于方形料还是圆形料，锻后试样的中心部位都会变成一个鼓形，呈现??出中间粗大，两端小的形态，而锻Ｘ、Ｙ方向时是一个拔长的过程，锻后鼓形消失。通??过外加载荷沿着轴向不断改变，试样在变形过程中被压缩和拔长［２３］。为了防止塑性较差??的材料在锻造过程中开裂，一般将试样加热到一定范围后再进行锻造，锻造温度通常选??在Ｏ．ｌＴｍ？０．５Ｔｍ之间（Ｔｍ为材料的熔点）。??在多向锻造过程中，对三个方向进行锻打时，试样各部位的受力状态以及温度变化??是不一样的，最终导致试样变形不均匀，导致材料晶粒细化不均匀，ＭＤＦ的应用范围??在一定程度上受到了限制［２４］。??ＩＩＰ?Ｒｏｔａｔｉｏｎ?９０。??丨?１??Ｒｏｔａｔｉｏｎ?９０°?Ｚ??１／??ｍ?Ｍｉ??Ｍｒ??图１－３多向锻造工艺原理示意图［２３］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｕｌｔｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?ｆｏｒｇｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１．２．４?等径角挤压技术（ＥＣＡＰ
【参考文献】：
期刊论文
[1]实用型等径角挤压模具的结构设计与加工工艺分析[J]. 李永志,李悦,谢玉敏. 热加工工艺. 2013(21)
[2]AZ31镁合金等通道转角挤压工艺优化与实验研究[J]. 刘婷,徐淑波,任国成,景财年. 燕山大学学报. 2013(02)
[3]高压扭转法制备粉末块体超细晶材料[J]. 董传勇,薛克敏,李琦,李萍. 浙江科技学院学报. 2009(03)
[4]制备块体细晶材料的大塑性变形方法[J]. 张娟,刘长瑞,王快社,任红霞. 新技术新工艺. 2008(08)
[5]等径角挤压模具的新设计[J]. 顾振华,史庆南,起华荣. 机电产品开发与创新. 2007(04)
[6]晶粒长大过程微观组织演变Monte Carlo方法模拟[J]. 张继祥,关小军,孙胜,申孝民,董安平,刘运腾. 山东大学学报(工学版). 2005(04)
[7]ECAP细晶机制及对纯铝显微组织和力学性能的影响[J]. 郑立静,陈昌麒,周铁涛,刘培英,曾梅光. 稀有金属材料与工程. 2004(12)
[8]制备块体纳米/超细晶材料的大塑性变形技术[J]. 赵新,高聿为,南云,荆天辅. 材料导报. 2003(12)
博士论文
[1]超细晶Cu的剧塑性流变行为及本构理论[D]. 苏静.西北工业大学 2015
[2]金属的强烈塑性变形与考虑尺寸效应的细观本构关系[D]. 张静.广西大学 2011
硕士论文
[1]纯铜等径角挤压变形数值模拟及实验研究[D]. 朱帅.广西大学 2016
[2]轻合金高温等径角挤压细化工艺及其数值模拟[D]. 熊城.南昌航空大学 2015
[3]超声叠压与电阻焊组合晶粒细化工艺[D]. 闫凯强.深圳大学 2015
[4]Al和Al-3%Si合金等径角挤压过程中的变形行为及组织性能研究[D]. 李海龙.兰州理工大学 2014
[5]纯铜ECAP变形组织、力学性能与层错能差异性研究[D]. 刘博.兰州理工大学 2014
[6]AZ31B镁合金等通道转角挤压的组织与性能[D]. 王振业.辽宁工业大学 2014
[7]AZ31镁合金等径角挤压成形的多尺度模拟[D]. 沈冰.西华大学 2013
[8]ZK60镁合金等径角挤压研究[D]. 张小娜.武汉理工大学 2012
[9]纯铜等径角挤压过程计算机模拟研究[D]. 唐向前.兰州理工大学 2009
[10]ECAP模具设计与制造及ECAP工艺对铜性能的影响[D]. 周怀存.兰州理工大学 2008
本文编号：2963539
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