等通道转角挤压处理镁合金特性及技术应用研究

发布时间：2020-02-09 02:17

【摘要】：目前为止,由于镁合金具有良好的切削加工性能、抗疲劳性能和耐腐蚀性等优点,被广泛的应用于汽车工业和电子通讯工业等领域内。进入二十一世纪之后,伴随着科学技术的进一步发展,各个国家都对金属材料的性能提出了更高的要求。人们开始探讨提高镁及镁合金力学性能及物理性能的工艺方法。等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)是一种利用纯剪切变形来获得超细晶组织的加工工艺。本文将以等通道转角挤压处理镁合金为出发点,研究等通道转角挤压后镁合金的微观组织的变化,设计出适合制备镁合金的等通道转角挤压模具和专用设备,为拓展镁合金的应用提供一条新的途径,并取得了一些研究成果。第一,首先通过建立ECAP过程材料的流动模型,得出材料的应变方程;然后根据等通道转角最小挤压力的计算公式求解不同情况下的最小挤压力;最后通过DEFORM-3D软件对等通道转角挤压过程有限元模拟,对最小等通道转角挤压力的计算公式进行验证,从而得到最小挤压力的变化规律。第二,本文自行设计研发出适合制备镁合金的等通道转角挤压模具和专用设备,并对其重要的零部件进行了强度校核。第三,通过DEFORM-3D软件对挤压后试样的等效应力分布分析和等效应变分布分析,得出试样容易在模具通道内的拐角处发生应力集中现象;试样两端的等效应变较小,而试样中间部分的等效应变较大。第四,通过对ECAP实验进行分析,得出挤压工艺参数对挤压后试样的表面形貌产生影响;经过ECAP挤压处理的试样的微观组织的晶粒尺寸比未经ECAP挤压处理的试样的晶粒尺寸明显细化,并且随着挤压道次的增加,晶粒尺寸也不断减小。本文通过理论与实验相结合的方法,阐述了挤压工艺参数对ECAP的影响规律,研究了ECAP工艺对镁合金微观组织的影响规律,得到最小挤压力的变化规律,设计研发出适合制备镁合金的等通道转角挤压模具和专用设备,为实现等通道转角挤压工程化打下坚实的基础。
【图文】：

1.3 ECAP工艺原理等通道转角挤压的工艺原理如图1-1和图1-2所示。由图1-1可以看出，等通道转角挤压模具内有两个截面尺寸相等、形状相同且成一定角度的通道，其中两个相交通道的内角为Φ，外角为ψ[14]。在进行等通道转角挤压时，材料在压头上端的外加载荷的作用下从模具通道1进入模具通道2，从而使材料在两相交通道的拐角处产生近似理想的纯剪切变形。由于挤压前后材料的尺寸和形状没有发生显著的改变，因此可以对材料进行重复多道次的挤压，使材料获得大量的累积应变，从而极大地强化材料的性能[

C 和C。图1-3为ECAP工艺路径示意图。挤压路径A是在完成上一道次的挤压后，试样的旋转方向与旋转角度不发生任何改变，从而进入下一道次的挤压；挤压路径BA 是在完成上一道次的挤压后，将试样沿轴向方向交替旋转90°后，进入下一次道次的挤压；挤压路径BC 是在完成上一道次的挤压后，，将试样沿轴向方向每次朝着同一方向进行旋转90°后，从而进入下一道次的挤压；挤压路径C是在完成上一道次的挤压后，将试样沿轴向方向旋转180°后，从而进入下一道次的挤压[20
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG379

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本文编号：2577680