铝及铝合金ECAP过程组织性能及摩擦状态研究

作     者：赵亚培 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马勇;张鉴

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：ECAP 组织性能 摩擦状态 铝及铝合金 

摘      要：铝及铝合金广泛应用于电力、交通运输、建筑、包装、航空航天等领域，是战略性新兴产业、国防科技工业发展和国民经济建设不可缺少的重要基础原材料。随着市场需求对材料性能的要求不断提高，制备出高强度、高性能的铝及铝合金已迫在眉睫。等通道角挤压（Equal Channel Angular Pressing，ECAP），作为一种能够获得大块超细晶金属材料的制备技术，在材料制备领域具有广泛的应用前景。因此，对铝及铝合金ECAP过程相关课题的研究，具有重要的理论和实践意义。 本文旨在研究铝及铝合金ECAP过程组织性能及其摩擦状态对挤压载荷、等效应变等的影响。为此，以工业纯铝和7075高强度铝合金为研究对象，通过理论推导，并结合物理实验和数值模拟技术，对ECAP过程的组织性能及摩擦状态开展系统、深入的研究。 （1）在考虑ECAP通道摩擦因子的基础上，分别运用上限理论、滑移线法对ECAP挤压力进行了解析，并对这两种不同的求解方法进行了对比分析。结果表明摩擦力是ECAP挤压载荷的重要组成部分，其数值直接影响挤压载荷的大小，为后续工作提供了研究基础。 （2）以工业纯铝为研究对象，在室温下进行ECAP实验，对挤压试样的变形及组织性能进行了分析，对比分析了不同挤压道次及不同挤压路径下试样的表面形貌、微观组织及硬度分布。 （3）通过7075铝合金ECAP过程的数值模拟，分析了不同摩擦条件下挤压载荷、变形行为、应力应变分布，并对其晶粒度进行了预报，研究了摩擦因子对7075铝合金变形及微观组织的影响。 （4）将模具表面进行区域划分并设置不同的摩擦因子，按照正交试验方案，对纯铝进行了一道次ECAP模拟试验，分析结果表明挤压载荷受到模具表面A区的摩擦状态影响最大;三个区域的摩擦状态对最大等效应变都有显著的影响，其中以模具表面B区的摩擦状态影响最为显著。