等通道转角挤压Al-Mg-Ce铝合金的力学行为

发布时间：2020-03-25 01:56

【摘要】： 等通道转角挤压(ECAP)技术作为超细晶金属和合金的制造技术已经引起人们的普遍关注。等通道转角挤压技术能够在不改变材料横截面积的前提下,通过纯剪切的剧烈塑性变形有效地细化材料的组织,改善材料的力学性能。本文主要研究了经过常规热挤压以及不同道次和路径等通道转角挤压的Al-4%Mg-0.3%Ce合金的显微组织、拉伸性能和疲劳性能,并利用扫描电子显微镜对拉伸和疲劳断口形貌进行了观察,确定了等通道转角挤压Al-4%Mg-0.3%Ce合金的拉伸和疲劳断裂机理。显微组织观察结果表明,经一道次等通道转角挤压后,合金的平均晶粒尺寸约为1μm,而经二道次等通道转角挤压后,合金的平均晶粒尺寸约为0.5μm。室温拉伸实验结果表明,等通道转角挤压Al-4%Mg-0.3%Ce合金表现出更高的室温屈服强度,经过不同道次和路径等通道转角挤压的Al-4%Mg-0.3%Ce合金的拉伸断裂方式为切断型,而常规热挤压Al-4%Mg-0.3%Ce合金的拉伸断裂方式则为正断型。低周疲劳实验结果表明,经过常规热挤压以及不同道次和路径等通道转角挤压的Al-4%Mg-0.3%Ce合金的弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的反向循环周次之间的关系表现为单斜率线性行为,并分别服从Basquin和Coffin-Manson公式。此外,经过常规热挤压以及不同道次和路径等通道转角挤压的Al-4%Mg-0.3%Ce合金在较高的外加总应变幅下疲劳变形时,其循环滞后回线上出现了锯齿状起伏的现象,说明合金在疲劳变形期间发生了动态应变时效。断口形貌观察表明,在拉伸加载条件下,等通道转角挤压Al-4%Mg-0.3%Ce合金表现为韧性断裂,而在疲劳加载条件下,等通道转角挤压Al-4%Mg-0.3%Ce合金的疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于试样表面,并以穿晶方式扩展。
【图文】：

示意图,示意图,等通道转角挤压,模具

力学行为:如高的屈服应力、反常的Hall一petch关系、大幅度提高的塑性以及低温或高应变速率超塑性等156一59]。等通道转角挤压原理如图1.1所示。等通道转角挤压模具内有两个截面相等，以一定角度相交且完全连接的通道，两通道的内交角为中，外界弧角为平。在等通道转角挤压过程中，与模具中的通道尺寸紧密配合并与模具壁润滑良好的试样在冲头的压力P的作用下向下挤压，当经过两通道的交截处时，试样产生近似理想的剪切变形。由于不改变材料的横截面形状和面积，故反复挤压可使各次变形的应变量累积迭加而达到相当大的总应变量。在试样与模具壁完全润滑的条件下，等通道转角挤压产生的总应变量取决于挤压次数N、两通道的内角中和外接弧角平的大小【60]。IWallashi等学者对总应变量的计算提出了以下的公式:。、，=丝}:。。tf兰+竺}+‘。se(兰+竺、)们戈瞬2少’瞬2刀 (1.1)根据相邻挤压道次间试样相对于模具的轴向旋转方向和角度的区别

等通道转角挤压,工艺路线,挤压温度

Figl.lSehematiePrineiPleofECAP挤压的工艺路线主要分为四种，即A(试样不旋转)、BA(试样旋转90a，方向交替改变)、B。(旋转90。，方向不改变)、C(试样旋转1800)。四种工艺路线如图1.2所示。等通道转角挤压的挤压温度是一个重要的工艺参数。当挤压温度升高，原子具有的内能升高，原子的热运动就越激烈，变形后处于不稳定的高自由能状态的金属向变形前低能状态回复的趋势就越来越大。有研究表明，，随着挤压温度的升高经理细化效果减弱。以纯铝为例，随着挤压温度的升高，晶粒的尺寸成增大的趋势;当变形温度超过473K时，大角度晶界向小角度晶界转变，当添加一定量的Mg和sc后，在573K挤压后仍有部分大角度晶界。RO仙teARoUt..。Rou加BAROU怕C图1.2等通道转角挤压工艺路线 Figl
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG146.21

【参考文献】