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非对称挤压理论研究及数值模拟

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塑性工程学报 1998年第2期5卷 61-68页

作者：史翔贾俐俐唐杰南京机械高等专科学校南京航空航天大学

提出了挤压中心的新概念，建立了非对称挤压的分析模型和变形理论。通过自行开发的非对称挤压ＣＡＤ／ＣＡＭ系统，模拟了变形区的速度场、应变速率场以及摩擦因子、断面减缩率对相对应力的影响。

关键词：非对称挤压数值模拟挤压金属成型

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非对称挤压理论探讨

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南京机械高等专科学校学报 1999年第4期 26-30,21页

作者：史翔

提出了非对称挤压存在挤压中心的新假设，并进行了实验验证，以此假设为基础建立了非对称挤压理论，给出了变形区的速度场、应变速率场计算公式。

关键词：挤压中心非对称挤压理论

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非对称大剪切挤压对Mg-Al-Sn-Ca合金组织演变和力学性能的影响

非对称大剪切挤压对Mg-Al-Sn-Ca合金组织演变和力学性能的影响

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作者：李昱萱吉林大学

学位级别：硕士

在节能减排的大背景下,轻量化结构材料的利用是有效的途径之一。镁合金由于具有低密度、高比强度和优异的电磁屏蔽性能,在汽车、航空航天和3C(计算机、通信和消费电子)等领域受到越来越多的关注,因此镁合金结构材料的开发仍是研究热点... 详细信息

在节能减排的大背景下,轻量化结构材料的利用是有效的途径之一。镁合金由于具有低密度、高比强度和优异的电磁屏蔽性能,在汽车、航空航天和3C(计算机、通信和消费电子)等领域受到越来越多的关注,因此镁合金结构材料的开发仍是研究热点。然而,镁合金在室温下的塑性和强度有限是镁合金固有的缺点,限制了镁合金的广泛应用。人们为开发高强度、高塑性镁合金作了许多努力和尝试。因此实现镁合金强度-塑性的协同提升,是实现镁合金工业应用的关键。晶粒细化已被发现是显著改善镁合金强度-塑性协同效应的有效方法,这可以在凝固过程中以及在固态下通过各种方法实现。然而,在高温热机械加工过程中,低层错能镁合金在的动态再结晶形核和长大十分迅速,对于实现均匀细晶结构是巨大的挑战。针对上述研究现状及存在问题,本研究以无稀土Mg-3.8Al-1.1Sn-0.4Ca镁合金为研究对象,基于非对称大剪切挤压工艺,通过对高速挤压下晶粒细化机制的研究,提出了系列挤压板材制备方法。实现了高速挤压Mg-3.8Al-1.1Sn-0.4Ca合金均匀细晶结构和弱织构的制备,系统研究了合金在挤压过程中的组织演变以及变形机制。通过对挤压工艺优化,制备出均匀超细晶组织。为高性能镁合金设计及其短流程制备拓展了视野。本文主要研究内容和结果如下:(1)利用亚快速凝固提高Mg-3.8Al-1.1Sn-0.4Ca合金凝固冷速,研究了凝固冷速对铸态、固溶态和挤压态Mg-3.8Al-1.1Sn-0.4Ca合金晶粒尺寸和共晶相尺寸、形貌及分布的影响;随着冷速提高,铸态、固溶态和挤压态Mg-3.8Al-1.1Sn-0.4Ca合金晶粒尺寸都有明显细化;Ca Mg Sn共晶相的尺寸也发生大幅减小,形貌由长棒状和针状向短棒状和球状转变。(2)通过改变坯料形状实现坯料非对称和模具非对称复合挤压,研究了挤压坯料形状对非对称挤压的影响。发现非对称坯料在墩粗过程中能够增大累积应变,同时非对称坯料能够引入额外界面,在界面处引入剪切力有利于细化晶粒。与模具非对称复合挤压后的板材晶粒实现进一步细化,提高了合金板材的强度和延伸率。同时解决了非对称板材在应变梯度方向上组织和力学性能存在差异的问题。(3)在复合非对称挤压中降低模具温度,实现差热非对称挤压。研究了Mg-3.8Al-1.1Sn-0.4Ca合金在不同差热条件下合金的流动变形行为和微观组织演变。研究发现坯料温度和模具温度分别为400℃和200℃时,Mg-3.8Al-1.1Sn-0.4Ca合金具有最佳的强度-塑性结合。通过研究发现,随着模具温度的降低,挤压板材中形成了更细的动态再结晶晶粒。同时,较高的坯料预热温度保持了其析出能力。最佳强塑性的板材其高屈服强度源于均匀的细晶结构、强基面织构和位错强化;高塑性源于织构倾斜对基面滑移的促进作用。(4)通过挤压前对坯料加入预压缩,进一步实现了具有均匀超细晶(0.72μm)弱织构的Mg-3.8Al-1.1Sn-0.4Ca挤压板材。通过研究发现,引入的大量{10-12}拉伸孪晶能够诱导动态再结晶,从而提高再结晶分数和改变基面织构。与强基面织构挤压板材相比,引入预压缩后的板材形成弱双峰织构。抗拉强度和延伸率增加到380 MPa和22%。

关键词： Mg合金非对称挤压差热微观组织力学性能

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变形工艺对镁合金微观组织和力学性能的影响

变形工艺对镁合金微观组织和力学性能的影响

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作者：孙亚伟扬州大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国经济的快速发展,人们的生活水平逐渐提高,汽车开始逐渐走进各家各户,目前,我国已经成为生产和销售汽车数量最大的国家。随着我国汽车数量的快速增加,汽车尾气污染也变得越来越严重,从而造成人类生存环境受到的污染日益加... 详细信息

近年来,随着我国经济的快速发展,人们的生活水平逐渐提高,汽车开始逐渐走进各家各户,目前,我国已经成为生产和销售汽车数量最大的国家。随着我国汽车数量的快速增加,汽车尾气污染也变得越来越严重,从而造成人类生存环境受到的污染日益加重,给人们的身体健康带来巨大的隐患。此外再加上汽油等能源消耗带来的资源枯竭问题,人们越来越关注汽车的节能、减排和环保性能。对汽车进行整体减重即汽车轻量化是实现汽车节能和环保的最有效方式之一。镁及其合金由于密度低,资源丰富等优点可作为实现镁合金轻量化最优选的材料之一,但是,镁合金室温下塑性较差,强度略低制约了其在汽车上的应用。因此,对镁合金进行塑性变形改善其力学性能,有助于增加镁合金在汽车上的应用范围。本文研究了等通道转角挤压（Equal Channel Angular Pressing,ECAP）、预变形-退火和非对称挤压这三种变形工艺对镁合金微观组织和性能的影响,其中微观组织特征采用光学显微镜、扫描电镜和电子被散射衍射技术进行观测和分析,讨论了镁合金的力学性能与加工工艺、微观组织演化之间的关联。主要研究内容和结论如下:（1）研究了不同ECAP变形工艺对铸态AZ80镁合金微观组织和力学性能的影响,比较了不同变形工艺,如是否进行固溶预处理、不同加工路径、变形温度和压头速率处理制备得到的镁合金的微观组织和力学性能。结果表明在其它加工条件相同的情况下,A路径和应变速率0.2mm/s,ECAP变形得到的镁合金力学性能较为优越,其微观组织具有双峰晶粒尺寸分布特征,屈服强度达到226.1MPa,抗拉强度454.3MPa,伸长率17.5%;此外,经固溶处预理再进行变温ECAP变形的试样获得等轴细晶组织,其屈服强度为215.4MPa,抗拉强度为438.0MPa,延伸率为14.0%。分析认为双峰晶粒尺寸分布镁合金由于粗细晶之间的变形协调作用,以及粗晶对裂纹扩展的阻碍作用,有利于提高镁合金综合力学性能,使得平均晶粒尺寸较大的双峰组织样品力学性能优于平均晶粒尺寸较小的等轴细晶样品。（2）研究了不同方向低温变形复合退火工艺对热轧态AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响,比较了经轧制方向（Roll Direction,RD）、横向（Transversel Direction,TD）和法向（Normal Direction,ND）进行单轴压缩变形以及双向压缩变形,随后进行退火处理制备得到镁合金试样的微观组织和力学性能。结果表明RD和TD方向的预压缩变形可成功引入拉伸孪晶,压缩变形量从4%增加到8%时,孪晶数量先增后减;双向压缩-退火处理时,变形产生的大量的孪晶调整了板材织构,同时有助于在退火处理时通过诱发再结晶而减小晶粒尺寸,从而改善合金强韧性配合。其中屈服强度降低最多的为N4R8A样,屈服强度为38.1MPa;延伸率增加最多的为T8R8A样,伸长率为26%。（3）初步研究了非对称挤压（Asymmetric Extrusion,AE）对镁合金板材微观组织和力学性能的影响,热轧态AZ31镁合金在300℃下进行非对称挤压时,平均晶粒尺寸由初始态47.6 μ m细化到16.7 μ m左右,400℃非对称挤压对晶粒尺寸影响不大,但是板材沿TD方向、RD方向、以及与TD和RD呈45°方向上力学性能的差异有所降低。

关键词：镁合金力学性能 ECAP 低温预变形非对称挤压

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