等徑角擠扭(ECAE-T)新工藝數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、隨著材料科學(xué)的發(fā)展，大塑性變形法(severe plastic deformation，SPD)已被證明為制備超細(xì)晶材料行之有效的方法，等徑角擠壓法(equal channelangular extrusion，ECAE)和擠扭法(twist and extrusion，TE)是大塑性變形法中的兩種基本方法，這兩種工藝在制備塊體超細(xì)晶材料方面體現(xiàn)出許多共同的優(yōu)勢，但在細(xì)化晶粒效果等方面皆存在著細(xì)化能力不足的缺陷，而其他大塑性變形方法皆不

2、宜用于制備塊狀超細(xì)晶材料。因此，探索新型高效的大塑性變形方法對于制備塊體超細(xì)晶材料意義重大。
　　 本文在ECAE和TE兩種工藝方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合兩者基本原理，探索了了一種新型大塑性變形方法——等徑角擠扭法(equal channel angular extrusionand twist，ECAE-T)。等徑角擠扭的通道是在ECAE后附加一個TE通道形成的，以此來增加材料通過轉(zhuǎn)角時的靜水壓力，并增大一次擠壓變形量，從而改善組織結(jié)

3、構(gòu)，更好的細(xì)化晶粒，針對此種工藝的探索研究在國內(nèi)外尚屬首次。
　　 本文采用有限元軟件Deform-3D以對純鋁ECAE-T過程進(jìn)行有限元模擬分析，得出了其變形特征及應(yīng)力應(yīng)變分布情況，分析了其載荷變化規(guī)律。采用單因素比較方法對影響ECAE-T變形的幾何形狀因素(如螺旋角β、截面轉(zhuǎn)角γ及ECAE與TE通道間的過渡距離L1)和工藝參數(shù)(如接觸摩擦條件m、變形溫度t及變形速度v等)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，全面分析了各工藝參數(shù)對ECAE-T變

4、形行為的影響以及對成形過程中的應(yīng)力、應(yīng)變和載荷等場量的影響，這為ECAE-T主要工藝參數(shù)的優(yōu)化及模具設(shè)計提供了理論依據(jù)。
　　 在上述模擬分析的基礎(chǔ)上，基于實驗室200T壓扭機(jī)設(shè)備，采用二層預(yù)應(yīng)力組合凹模結(jié)構(gòu)，首次設(shè)計并制造了ECAE-T模具，并通過實驗驗證了模具設(shè)計合理，強(qiáng)度足夠，證實了模擬分析結(jié)果與實驗的一致性。為了對ECAE-T變形進(jìn)行更加深入的研究，分析其相對于ECAE的優(yōu)越性，本文首次進(jìn)行了純鋁ECAE-T實驗研究，通