工业纯铝连续变断面成形及组织与性能研究

发布时间：2020-05-17 02:45

【摘要】：金属在发生塑性变形时,变形后试样的成形性、金属流动规律、组织、性能与变形中坯料的形状参数和变形工艺参数均有着密切的关系。本文采用连续变断面循环挤压工艺研究块体铸态工业纯铝1A85的变形工艺及组织与性能的变化规律,为CVCE工艺的优化和制备细晶材料提供可靠的理论与实验依据。通过设计变形试样连续变断面循环挤压复合模具,完成块体试样多循环的CVCE变形,研究工艺参数对金属的成形性及组织与性能的影响。具体的实验内容和结果如下:研究挤压角度θ和原始坯料高径比H/D对变形后试样的外观形貌和内部金属流动的影响,结果表明:当挤压角度θ为6°~7°、原始坯料高径比为1.83时,循环挤压回复到原始形状的效果较好,金属的不均匀变形程度较小,且制品表面质量更好。总结CVCE变形后金属流动规律发现:经CVCE工艺变形后的试样,外层金属比芯部金属流动快;镦粗后试样由于金属的径向流动和侧面金属翻平的共同作用,导致试样上底面面积增大,这种变形从上底面开始逐渐向下渗透并逐层减小;坯料在竖直方向上受到挤压而产生的变形有传递的作用,自上而下,各层的压缩量逐渐减少。研究挤压角度θ对变形后试样组织和性能的影响发现:θ=7°试样的晶粒细化程度远大于6°,经三个循环的变形后显微硬度值可达105.62 HV,相比于原始试样提高了4倍。研究最优挤压角度θ=7°下的试样在1循环变形后,宽度、厚度和高度方向组织和硬度的分布特征,结果表明:因各个方向受力条件不同,试样不同位置变形程度也不同。在高度、厚度方向上,晶粒尺寸由表面至芯部逐渐增大;在宽度方向上,晶粒尺寸从表面至芯部变化很小。硬度变化与晶粒尺寸变化相反,符合细晶强化规律。研究变形道次数对变形后试样组织和性能的影响,结果表明:铸态工业纯铝1A85在变形4循环前,随着变形道次数的增加,位错密度不断增加,位错由晶粒内部向晶界处移动,通过位错缠结和位错滑移在晶界处形成位错胞。同时,晶粒的形状逐渐趋于等轴晶状,大角度晶界所占比例逐渐增加。变形至3循环,晶粒尺寸减小至0.4μm,是原始铸态试样晶粒尺寸的1/210,晶粒尺寸分布的均匀度也达到最佳水平;显微硬度值增加为89HV,显微硬度指数从5.7HV减小至3.1HV;随着变形道次数的增加,由于细晶强化和位错强化的共同作用,抗拉强度从最初的123MPa增加至3循环的289MPa,屈服强度由最初的57MPa增加至3循环的80MPa。
【图文】：

图 1.1 高压扭转示意图Fig.1.1 The schematic diagram of HPT technique人给出了采用 HPT 法制备超细晶材料一个循2 rN/l3eq 转动圈数；r 为距试样中心距离；l 为试样厚]等研究了 HPT 工艺对组织和性能的影响，证级，，提高材料的力学性能。高压扭转的特点在现有的强烈塑形变形中具有最强的细化能可调节工艺参数。但此种工艺只能生产较小，设备需要受强压而且设备昂贵以致于无法压

图 1.2 ECAP 工艺示意图g.1.2 The schematic diagram of ECAP te的总应变可用下列公式计算：角，ψ 为外接圆弧角，当 ψ 0 和 径和挤压道次、挤压温度、挤压速响，世界上许多学者对 ECAP 进行rmco 钢通过 ECAP 工艺变形后挤着挤压道次的增加，材料拉伸强度下降到 8 道次挤压后的百分之几至 750MPa。]对轧后的纯铝进行变形路径对应和性能的影响，结果发现：经 8 道
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 贾少伟;张郑;王文;王快社;高雪;;超细晶/纳米晶反Hall-Petch变形机制最新研究进展[J];材料导报;2015年23期

2 任伟杰;林金保;;大塑性变形技术在工业领域的应用研究进展[J];材料导报;2015年07期

3 李洁;刘莹莹;王庆娟;尤雪磊;王坤;;连续变断面循环挤压对TC4合金组织的影响[J];中国有色金属学报;2015年02期

4 陈鑫;;金属材料的应用与发展综述[J];山西科技;2015年01期

5 刘莹莹;刘长瑞;王庆娟;李洁;尤雪磊;;工艺参数对连续变断面圆柱体镦粗变形特征的影响[J];材料热处理学报;2014年12期

6 李洁;刘莹莹;王庆娟;尤雪磊;王坤;;连续变断面循环挤压与等通道转角挤压技术的工艺特征及其应用[J];材料导报;2014年17期

7 邹章雄;项金钟;许思勇;;Hall-Petch关系的理论推导及其适用范围讨论[J];物理测试;2012年06期

8 汪程鹏;李付国;陈波;袁战伟;陆红亚;;块状超细晶材料的剧烈塑性变形制备技术(英文)[J];稀有金属材料与工程;2012年06期

9 张娟;刘长瑞;王庆娟;王快社;马正强;;纯铝1A85连续变断面循环挤压过程的组织演变[J];材料科学与工程学报;2010年06期

10 康志新;彭勇辉;赖晓明;李元元;赵海东;张卫文;;剧塑性变形制备超细晶/纳米晶结构金属材料的研究现状和应用展望[J];中国有色金属学报;2010年04期

相关硕士学位论文 前6条

1 李洁;连续变断面循环挤压TC4钛合金的工艺优化及细化机理研究[D];西安建筑科技大学;2015年

2 韩杰;中厚板轧制过程平面形状控制理论与策略研究[D];东北大学;2012年

3 钱鹏;多向锻造与轧制大塑性变形作用下纯铝组织演变[D];东北大学;2012年

4 王一坤;多向限制变形和直接轧制1050工业纯铝组织与性能研究[D];燕山大学;2012年

5 苍启;多向锻造纯镁的组织和性能[D];哈尔滨工业大学;2010年

6 李明山;等通道转角挤压制备超细晶铜的疲劳性能[D];西安建筑科技大学;2008年

本文编号：2667796