CuW70合金強塑性ECAP的有限元分析及驗證.pdf

1、鎢銅假合金因其良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、抗熔焊及高溫特性而被應(yīng)用在電器、航空航天及特殊服役等領(lǐng)域。由于材料的失效多從表面開始，而表面強化則是無相變材料改善性能最佳的手段之一。本文就是通過等通道轉(zhuǎn)角擠壓對鎢銅合金進行強塑性變形，以期獲得表面呈納/微米級的鎢鋼塊體材料，達到提高鎢銅材料綜合性能的目的。
　　本文利用ABAQUS有限元法模擬ECAP擠壓成形過程，研究在不同擠壓溫度、不同擠壓轉(zhuǎn)角條件下金屬流變應(yīng)力應(yīng)變與變形溫度、變形程度之間的關(guān)系

2、；同時，結(jié)合實際的ECAP試驗對模擬結(jié)果加以驗證比較，得出鎢銅類假合金材料界面結(jié)合機理及變形機制。研究結(jié)果表明：
　　1.CuW70合金的抗壓強度隨溫度的升高而降低，室溫、550℃及900℃下分別為1105.43MPa，331MPa，75.77MPa；摩擦系數(shù)在不同溫度下依次為0.40，0.38，0.43；熱膨脹系數(shù)隨溫度升高逐漸增大，分別為6.11×10-6℃-1，6.39×10-6℃-1，6.57×10-6℃-1；各向同性條件

3、下泊松比均為常數(shù)0.3；彈性模量隨溫度升高依次減小但影響不大，分別為279GPa，265 GPa，248 GPa。
　　2.ABAOUS有限元法模擬ECAP擠壓成形過程，發(fā)現(xiàn)模擬轉(zhuǎn)角為90°于CuW70合金室溫下等效應(yīng)力最大值為1001 MPa，小于材料抗壓強度極限1105.43MPa，550℃為311MPa，當溫度升高至900℃時只有68 MPa；而轉(zhuǎn)角為135°時各對應(yīng)溫度下的等效應(yīng)力最大值依次為716.9 Mpa，208 M

4、Pa，32 MPa。另外，90。轉(zhuǎn)角時最大等效應(yīng)變值穩(wěn)定在0.5～0.7左右，當拐角增大至135°時則下降至0.2～0.4范圍?？梢姡瑪D壓溫度及轉(zhuǎn)角是影響材料內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變發(fā)生變化的重要因素，隨著溫度的升高、擠壓轉(zhuǎn)角的增大，材料變形抗力變小。
　　3.W-Cu合金為兩相互不溶解的假合金，W、Cu兩相各自的變形機理存在差異，在模具拐角處大剪切應(yīng)力作用下，表現(xiàn)為“抗壓不抗拉”的鎢鋼合金外圓弧處的軟相銅相首先、被拉長斷摔，而圓弧內(nèi)側(cè)則是鑲

5、嵌在銅相內(nèi)部相對體積較小的鎢顆粒首先擠壓碎化變小。
　　4.ECAP驗證試驗與有限元模擬結(jié)果中出現(xiàn)較大等效應(yīng)力應(yīng)變分布區(qū)域基本吻合，證明了模擬模型的可靠性。ECAP對材料表面晶粒細化程度超過試樣內(nèi)部且變形過程中材料內(nèi)部受力并不均勻，在變形過程中表面受力最大，其心部較表面受力明顯較低，這一結(jié)果也與試樣不同位置呈現(xiàn)出的應(yīng)變分布規(guī)律相一致，即通道內(nèi)側(cè)圓弧附近的塑性變形最大，外側(cè)圓弧處則次之，而中心部位變形量相對于表面變形幅度較小。