等通道擠壓有限元模擬及Mg-Zn-Mn合金擠壓工藝研究.pdf

1、等通道擠壓(ECAP)是目前最有發(fā)展前景的細(xì)晶及超細(xì)晶材料加工手段，能夠通過(guò)純剪切的變形方式顯著地細(xì)化晶粒，提高綜合機(jī)械性能。
　　本文使用Deform-3D有限元模擬軟件對(duì)ECAP模型不同摩擦系數(shù)條件下的擠壓過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析了通道角度參數(shù)為Φ=90°，ψ=20°的ECAP模型在變形方式、擠壓載荷變化以及應(yīng)力、應(yīng)變分布等規(guī)律。模擬結(jié)果表明; ECAP的塑性變形方式為近似于純剪切應(yīng)變;ECAP的擠壓載荷會(huì)由于工件的擠出而降低

2、，并且最大擠壓載荷隨摩擦系數(shù)的增大而增大; ECAP的應(yīng)力分布情況復(fù)雜，通過(guò)使用潤(rùn)滑劑，有助于減少工件材料內(nèi)外層的金屬流動(dòng)差，減小開(kāi)裂傾向;ECAP的等效應(yīng)變呈梯度分布，并且在摩擦系數(shù)較高的情況下，保持均勻的等效應(yīng)變分布的能力較差。
　　使用ECAP模具對(duì)Mg-Zn-Mn合金進(jìn)行擠壓，研究了BA路徑下，不同擠壓溫度、擠壓道次對(duì)Mg-Zn-Mn合金的微觀性能、顯微硬度以及在37℃PBS模擬體液中的耐蝕性能的影響。研究結(jié)果表明:210

3、℃恒溫ECAP擠壓可以有效地細(xì)化Mg-Zn-Mn合金的微觀組織，并提高其顯微硬度。4道次恒溫ECAP擠壓后，平均晶粒尺寸從25μm下降至5.1μm，晶粒尺寸不均勻，呈雙峰形態(tài)分布;顯微硬度從43.7HV提高至78.9HV;在37℃PBS模擬體液中的耐蝕性能隨擠壓道次增加而下降。
　　變溫?cái)D壓工藝220℃-200℃-180℃-170℃能夠更加有效地細(xì)化晶粒并使晶粒分布均勻。變溫4道次ECAP擠壓Mg-Zn-Mn合金的平均晶粒尺寸為2

4、.1μm，最大晶粒不超過(guò)5μm;顯微硬度從43.7 HV提高至80.3 HV;在37℃PBS模擬體液中的耐蝕性能隨擠壓道次增加而下降。
　　退火處理對(duì)經(jīng)4道次ECAP擠壓后的Mg-Zn-Mn合金的微觀結(jié)構(gòu)有非常明顯的影響。退火溫度為160℃～180℃時(shí)，晶粒開(kāi)始長(zhǎng)大，高于180℃時(shí)，晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象嚴(yán)重，并且顯微硬度下降明顯。退火處理可以提高經(jīng)4道次ECAP擠壓后的Mg-Zn-Mn合金的耐蝕性能，退火溫度為180℃時(shí)，晶粒細(xì)小且均勻的