ECAP制備2A12鋁合金塊體納米材料及細化機制分析.pdf

1、山東大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要等徑角擠壓(ECAP)技術(shù)是近年來一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ募{米材料制備方法，它制備的材料具有許多獨特的性能，引起了材料專家們越來越多的興趣和關(guān)注。但是，到目前為止，對等徑角擠壓技術(shù)，尚有許多問題不清楚，在制備技術(shù)上仍存在一些問題。本文首先借助于DEFORM3D軟件模擬了等徑角擠壓過程，然后自行設(shè)計、制作了模具。在材料制備方面，設(shè)計ABC三種不同的擠壓路徑，使用。=900，w=30。模具和。=105w=45兩套模具擠壓

2、8次，制備了2A12鋁合金的塊體納米材料。對制備的材料測試了抗拉強度、屈服強度、塑性和硬度等力學(xué)性能，利用SEMTEM等測試手段觀察了不同擠壓次數(shù)下ECAP材料微觀結(jié)構(gòu)變化，并分析了材料在等徑角擠壓過程中的晶粒細化和材料強化的機理。本文首次采用等徑角擠壓技術(shù)，成功制備了平均晶粒尺寸在200nm左右的2A12鋁合金塊體納米材料，大大拓寬了該合金的應(yīng)用范圍。對等徑角擠壓過程的計算機模擬結(jié)果顯示，等徑角擠壓過程可以分為三個階段:彈性變形階段、

3、擠壓區(qū)剪切變形階段和材料退出模具階段:材料不同部位變形不均勻，不同部位的應(yīng)變速率不均勻都有助于剪切變形的進行。擠壓前材料的抗拉強度為213MPa，一次擠壓后變?yōu)?66MPa，三次擠壓后強度最高為443MPa，提高100%還多。擠壓過程中2A12鋁合金的塑性和硬度也有不同程度的提高。對擠壓次數(shù)的研究表明，擠壓一次后材料力學(xué)性能的提高最明顯，繼續(xù)擠壓，性能提高幅度減緩，擠壓到第三次效果最好。對三種不同的擠壓路徑的研究表明，采用B路徑擠壓最有

4、利于材料性能的提高。從擠壓后硬度的對比發(fā)現(xiàn)，4D=900，w=30。模具的擠壓效果優(yōu)于ID=105，w=450模具。TEM觀察發(fā)現(xiàn)，硬顆粒A1ZCuMg在擠壓過程中晶粒大小基本不變。分析認為，硬顆粒A12CUMg對基體有剪切作用，硬顆粒的存在有助于晶粒細化過程的進行，并初步建立了硬顆粒剪切基體、細化山東大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractTheprocessofequalchannelangularpressing(ECAP)isaprom

5、isingmethodrecentlyforfabricatingnano一structuredmaterials.TheECAPmaterialshavemanyuniquepropertiesthusitattractsmoreandmoreinterests.HowevermanyproblemsaboutECAParenotclearandthefabricatingmethodisnotperfectatpresent.Int

6、hispapertheauthorsimulatestheprocessofECAPbyDEFORM3Dspecialsoftware.ThenwedesignandmaketheECAPmould.InfabricationtechnologytheauthormainlydesignedthreeECAProutes:ABandCwithtwomoulds:中=90，W=300and小=105“，W=450.Inordertoget

7、betterpropertieswepressedthe2A12alloy8materialsweproofstrengthmicrostructuretimesatmost.Afterfabricatingalltestthemechanicalpropertiessuchasdualityandhardness.AtthesametimeseriesofECAPtensilestrengthweobservedtheinauthor

8、analyzedintensived.differentECAPtimesbySEMandTEM.FinallythethemechanismofECAPmaterialsbeingrefinedandThispaperhassucceededinfabricatingthenanostructuredmaterialsof2A12alloywithagrainsizeof200nmandthiswillexpandtheapplica

9、tionrangeof2A12alloy.ThesimulationresultshowsthatthewholeECAPprocesscanbedividedintothreestages:elasticdeformationstagesheardeformationstageinshearsectionandthestageofmaterialsexitingthemould.Thedeformationandstrainratei

10、snotequalindifferentpartofECAPmaterialsandthisisbeneficialtoshearingdeformation.Thetensilestrengthof213MPabeforeECAPincreaseto366MPaafter1timeofECAPandthehightensilestrengthis443MPaafter3timesofECAPincreasingby230MPa.Ina