ECAP工艺对H65黄铜第二相状态及性能影响的研究

发布时间：2017-08-12 04:11

  本文关键词：ECAP工艺对H65黄铜第二相状态及性能影响的研究

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【摘要】：本文针对国内外大塑性变形下第二相状态(结构、数量、形状、大小和分布)演变及其对合金性能影响研究不够深入系统的现状,采用既能实现大变形又能有效细化晶粒的等通道转角挤压法(ECAP),开展了H65黄铜合金的ECAP变形和ECAP变形加轧制实验,分析了ECAP的变形规律和合金显微组织的演变,研究了合金力学性能、物理性能的变化,探究了合金第二相(β相)状态对合金性能的影响,得出如下主要结论：(1)黄铜合金ECAP变形规律的分析。摩擦对挤压力的影响十分显著,且挤压力随模具内角、外角的增大而降低,但内角对挤压力的影响与比外角大。ECAP变形过程挤压载荷变化可分为逐渐增加、迅速增加、一定范围内平稳波动、逐渐减小4个阶段。最大等效应变分布在试样中心3-9nm区域内,偶数道次挤压可获得较均匀的变形件。等效应力集中在模具的转角处,且模具内角处比外角处等效应力更加集中：试样在模具内角处最易产生裂纹。试样流动速度基本稳定,而在模具通道转角处速度变化较大。(2) ECAP及轧制工艺对合金性能的影响。H65黄铜在ECAP变形时,硬度和抗拉强度值变化基本都呈现先快速增大后缓慢增加最后轻微下降的趋势,且均在3道次ECAP后获得最大值分别为239.3 HV和632.20 MPa,此时相对于铸态分别提高了238%和122.21%。而经轧制后试样的硬度和抗拉强度与相同ECAP挤压道次相比都有所提高,且最大值分别为244.6 HV和781.25 Mpa。轧制能改善ECAP挤压的试样的硬度不均匀性和塑性。(3)β相的演变对合金性能的影响。铸态时β相呈半连续网状和短棒状无方向性分布,奇数次挤压,β相变成长条状,与挤压方向成+30°～+40°分布,间距紧密；偶数次挤压,β相变成粗的短棒状,与挤压方向约成+40°或-40°分布,间距稀疏；轧制后,β相变得更加细长,全部与挤压方向约呈0°～+10°分布,间距更加紧密。β相对合金硬度的贡献主要在第1道次挤压。β相取向和平行间距影响着合金的抗拉强度值,随着β相取向与拉伸轴线夹角和平行间距的增大,合金抗拉强度逐渐减小。
【关键词】：ECAP 挤压力计算 H65黄铜 第二相演变 硬度 抗拉强度
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG379;TG339;TG146.11
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 ECAP工艺原理与工艺参数10-14
• 1.1.1 ECAP工艺原理10-11
• 1.1.2 ECAP工艺参数11-14
• 1.2 ECAP下第二相的存在状态及其对合金性能的影响14-16
• 1.2.1 ECAP下第二相在铁碳合金中的状态及影响14
• 1.2.2 ECAP下第二相在铝合金中的状态及影响14-15
• 1.2.3 ECAP下第二相在镁合金中的状态及影响15-16
• 1.2.4 ECAP下第二相在铜合金中的状态及影响16
• 1.3 ECAP变形力学问题分析16-17
• 1.4 黄铜合金的介绍17-20
• 1.4.1 两相黄铜合金的概述17-18
• 1.4.2 两相黄铜合金的再结晶温度18-19
• 1.4.3 锌对黄铜合金的性能的影响19-20
• 1.5 ECAP过程中第二相状态研究的新趋势20
• 1.6 本文主要研究目标和研究内容20-22
• 1.6.1 本文主要研究目标20-21
• 1.6.2 本文主要研究内容21-22
• 第2章 研究方案与实验装置设计22-28
• 2.1 研究方案与实验手段22-23
• 2.1.1 总体研究方案22
• 2.1.2 实验手段22-23
• 2.2 实验材料与设备23-24
• 2.2.1 实验材料的选择23
• 2.2.2 主要实验仪器设备23-24
• 2.3 ECAP实验装置设计24-26
• 2.3.1 ECAP模具的设计24-25
• 2.3.2 ECAP挤压实验参数25
• 2.3.3 挤压注意事项25-26
• 2.4 显微组织观察分析26
• 2.4.1 金相组织分析26
• 2.4.2 扫面电镜组织分析26
• 2.5 力学性能测试26-28
• 2.5.1 室温拉伸试样尺寸26-27
• 2.5.2 硬度测量27-28
• 第3章 ECAP变形过程挤压力的分析与计算28-37
• 3.1 ECAP变形过程上限法模型的建立28-31
• 3.1.1 流动模型与速端图29-30
• 3.1.2 接触面摩擦模型30-31
• 3.2 ECAP变形过程挤压力计算公式推导31-33
• 3.2.1 模具外角Ψ=0时挤压力计算公式推导31-32
• 3.2.2 模具外角Ψ>0时挤压力计算计算公式推导32-33
• 3.3 ECAP变形过程挤压力实验验证33-34
• 3.4 H65黄铜ECAP挤压力确定及挤压设备的验证34
• 3.5 ECAP工艺参数对挤压力的影响规律34-36
• 3.5.1 模具内角对ECAP挤压力的影响34-35
• 3.5.2 模具外角对ECAP挤压力的影响35
• 3.5.3 摩擦因子对ECAP挤压力的影响35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 ECAP变形规律和第二相取向演变的数值模拟37-52
• 4.1 刚-塑性有限元基本原理37-40
• 4.1.1 刚-塑性材料基本假设37
• 4.1.2 刚-塑性力学基本方程37-38
• 4.1.3 刚-塑性有限元变分原理38-40
• 4.2 数值模拟建模及关键技术问题处理40-42
• 4.2.1 几何模型的建立40
• 4.2.2 材料模型的建立40-41
• 4.2.3 网格的划分41-42
• 4.2.4 摩擦模型的选择42
• 4.3 ECAP变形规律的分析42-47
• 4.3.1 试样几何形状的变化42-43
• 4.3.2 挤压载荷曲线的变化43-44
• 4.3.3 等效应变分布44-45
• 4.3.4 等效应力分布45-46
• 4.3.5 试样流动速度46-47
• 4.4 ECAP挤压过程第二相取向的演变47-50
• 4.4.1 试样中部水平第二相取向的变化47-48
• 4.4.2 试样头部水平第二相取向的变化48-49
• 4.4.3 试样尾部水平第二相取向的变化49
• 4.4.4 试样竖直第二相取向的变化49-50
• 4.5 本章小结50-52
• 第5章 ECAP及轧制对H65黄铜组织和性能的影响52-67
• 5.1 组织及第二相状态的演变规律52-54
• 5.1.1 铸态组织及第二相状态52
• 5.1.2 ECAP态组织及第二相状态52-53
• 5.1.3 ECAP+轧制态组织及第二相状态53-54
• 5.2 硬度的演变规律54-60
• 5.2.1 铸态硬度的测量与分析54-55
• 5.2.2 ECAP态硬度的测量与分析55-58
• 5.2.3 ECAP+轧制态硬度的测量与分析58-60
• 5.3 抗拉强度的演变规律60-62
• 5.3.1 铸态抗拉强度的测量与分析60
• 5.3.2 ECAP态抗拉强度的测量与分析60-61
• 5.3.3 ECAP+轧制态抗拉强度的测量与分析61-62
• 5.4 拉伸断口形貌分析62-64
• 5.5 导电性能的演变及机理64-65
• 5.6 本章小结65-67
• 第6章 结论67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 郝南海,王全聪;等径侧向挤压变形均匀程度的有限元分析[J];中国有色金属学报;2001年S2期

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本文编号：659688