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常温下大应变挤出切削AZ31镁合金及组织演变

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常温下大应变挤出切削AZ31镁合金及组织演变

作者：梁土荣华南理工大学

学位级别：硕士

作为最轻的金属结构材料，镁合金极具商业价值，普通的剧烈塑性变形方法能明显地改善镁合金组织和提升性能，但也面临着效率低下和加工成本高等问题，因此在应用中受到限制。相比之下，大应变挤出切削具有高速连续加工、不需要加热、工... 详细信息

作为最轻的金属结构材料，镁合金极具商业价值，普通的剧烈塑性变形方法能明显地改善镁合金组织和提升性能，但也面临着效率低下和加工成本高等问题，因此在应用中受到限制。相比之下，大应变挤出切削具有高速连续加工、不需要加热、工艺简单和成本低等优势，因而极具研究和开发价值。本文主要研究了常温下大应变挤出切削法对AZ31镁合金的加工性能，结合DEFORM2D有限元分析软件，分析了采用不同切屑压缩比和组合刀具前角时AZ31镁合金在挤削中的变形过程;并详细分析了切屑内部的等效应变、等效应变率、温度和最大主应力的变化规律;分析了剪切角的变化及影响;对裂纹的出现作了预测，并观察断口的SEM形貌;观察了AZ31镁合金的晶粒细化程度，分析了其细化机制;并测试显微组织力学性能的变化。结果表明，切屑压缩比是大应变挤出切削最重要的参数，它对切屑的成形性能、等效应变、温度、最大主应力和剪切角都有着显著的影响;要加工出成形良好和组织优良的AZ31镁合金带材，一个合适的切屑压缩比是必须的;刀具前角对以上各因素具有重要的影响，各因素的变化表现出一定规律性;刀具前角对带材的挤出性能有明显影响。大应变挤出切削对AZ31镁合金晶粒细化效果显著，切屑压缩比直接影响到细化程度和均匀度，不同参数下晶粒可细化至细晶或超细晶范围，孪生是切屑压缩比较大时的主要变形机制;机械剪切作用和动态再结晶被认为最主要的晶粒细化机制，它们在不同参数下影响各不相同;剪切带现象可导致大量动态再结晶并引起材料局部流动，对变形起到不可忽略的协调作用。裂纹多产生于剪切带位置，并沿剪切带内部扩展，与剪切带内部的软化效应有关;根据断口SEM图像显示，采用小切屑压缩比制备出的带材具有更好的塑性;大应变挤出切削加工出的带材显微组织的力学性能有了显著的提升。

关键词：大应变挤出切削 AZ31镁合金带材晶粒细化裂纹

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刀具前角对超细晶纯铜组织与性能的影响

金属热处理 2018年第1期43卷 121-125页

作者：邹志杰吴邦晛刘良伟华南理工大学机械与汽车工程学院

利用不同前角刀具对纯铜材料进行了大应变挤出切削加工,并将制备的超细晶纯铜切屑在不同温度下进行退火处理。通过金相显微观察、扫描电镜观察和维氏硬度检测等手段,分析了材料在变形前后及热处理前后的微观结构和性能变化。结果表明：3... 详细信息

利用不同前角刀具对纯铜材料进行了大应变挤出切削加工,并将制备的超细晶纯铜切屑在不同温度下进行退火处理。通过金相显微观察、扫描电镜观察和维氏硬度检测等手段,分析了材料在变形前后及热处理前后的微观结构和性能变化。结果表明：30°前角刀具加工时,纯铜材料晶粒已明显细化,由大约100μm粗晶细化至亚微米级拉长晶,并且宏观硬度从基体的85 HV0.05提升至135 HV0.05;而10°刀具加工时,晶粒进一步细化为等轴细晶,甚至出现部分纳米晶,硬度也进一步提升至150 HV0.05。同时,前角越小,开始再结晶温度越低,再结晶完成时晶粒越小,硬度值越高;此外,无论10°还是30°刀具加工,超细晶纯铜材料均可在240℃下保持良好的热稳定性。

关键词：超细晶纯铜大应变挤出切削刀具前角组织硬度热稳定性

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超细晶铝合金制备和退火过程中微观组织研究

超细晶铝合金制备和退火过程中微观组织研究

作者：吴邦晛华南理工大学

学位级别：硕士

作为一种高效制备规则形状超细晶材料的新型大塑性变形法,大应变挤出切削受到研究者们的重点关注。由于受到剪切挤压作用,超细晶材料的微观组织会发生明显的变化并会对其机械性能带来重要影响。同时,该工艺制备的超细晶材料尺寸较小,在... 详细信息

作为一种高效制备规则形状超细晶材料的新型大塑性变形法,大应变挤出切削受到研究者们的重点关注。由于受到剪切挤压作用,超细晶材料的微观组织会发生明显的变化并会对其机械性能带来重要影响。同时,该工艺制备的超细晶材料尺寸较小,在后续的利用中会涉及到外界热的影响,所以也需对超细晶材料在热处理过程中微观组织演变进行研究。因此,为了研究超细晶材料制备和退火过程中的微观组织及机械性能,本研究分析了刀具前角和切屑厚度压缩比、退火温度和时间对超细晶铝合金材料微观组织和机械性能的影响。本研究主要内容如下:(1)利用有限元模拟分析了大应变挤出切削的过程,研究了刀具前角和切屑厚度压缩比对于超细晶铝合金材料在制备过程中等效应变、应变率、应力、温度以及主切削力的影响。结果显示,随着刀具前角的减小或切屑厚度压缩比的增大,工件材料的塑性变形更剧烈,应变也越大;(2)利用扫描电子显微镜和电子背散射衍射(Electron Backscattered Diffraction,EBSD)观测了超细晶铝合金材料制备过程中微观组织的演变并测量了其硬度值,研究了刀具前角和切屑厚度压缩比对超细晶铝合金材料微观组织和机械性能的影响。结果显示,随着刀具前角的减小或切屑厚度压缩比的增大,超细晶铝合金材料的晶粒尺寸减小,同时其硬度值增大;(3)对大应变挤出切削制备的超细晶铝合金材料进行退火热处理,并利用扫描电子显微镜和电子背散射衍射(EBSD)观测了超细晶铝合金材料退火过程中微观组织的演变并测量了其硬度值,研究了退火温度和退火保温时间对超细晶铝合金材料微观组织和机械性能的影响。结果显示,随着退火温度的升高,超细晶铝合金材料经历了回复、再结晶和晶粒长大三个过程,硬度值也相应地出现了轻微波动、突然下降和缓慢下降三个过程;随着退火保温时间的延长,超细晶铝合金材料进入回复阶段,点缺陷和位错减少,位错密度降低,晶粒尺寸和硬度值变化不明显。

关键词：大应变挤出切削铝合金超细晶微观组织织构

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超细晶纯铜材料热力学行为

超细晶纯铜材料热力学行为

作者：邹志杰华南理工大学

学位级别：硕士

作为一种新兴的大塑性变形方法,大应变挤出切削因其高效制备形状规整的超细晶材料的能力而成为业内关注重点。然而,该工艺制备的超细晶材料,由于其晶粒细小、位错密度高、晶格缺陷多,使得材料内部变形储存能增高、原子活性增大,在温升... 详细信息

作为一种新兴的大塑性变形方法,大应变挤出切削因其高效制备形状规整的超细晶材料的能力而成为业内关注重点。然而,该工艺制备的超细晶材料,由于其晶粒细小、位错密度高、晶格缺陷多,使得材料内部变形储存能增高、原子活性增大,在温升的环境中,超细晶材料或将发生微观结构转变,从而导致材料优异性能退化。因此,为了明确超细晶材料在受热过程中的微观结构及性能变化,以确定该材料的应用范围,本文系统地研究了大应变挤出切削制备的超细晶纯铜材料的热力学行为,并分析了刀具前角和切屑厚度压缩比等工艺参数对超细晶纯铜材料形变参数、微观结构及热力学行为的影响。本文主要内容如下:(1)模拟了大应变挤出切削过程,并分析了刀具前角和切屑厚度压缩比等工艺参数对切屑材料等效应变、应变率、应力、切削温度和主切削力等形变参数的影响。结果表明,前角越小或切屑厚度压缩比越大,材料经受的应变越大,变形越剧烈。(2)借助超景深显微镜、金相显微镜、扫描电镜及EBSD等设备观察了超细晶纯铜材料显微织构,测量了材料的硬度值,并分析了刀具前角和切屑厚度压缩比等工艺参数对超细晶纯铜材料微观结构及机械性能的影响。结果表明,前角越小或切屑厚度压缩比越大,超细晶纯铜材料晶粒越细小,同时材料的硬度值越高。(3)对超细晶纯铜材料进行了等时和等温退火热处理,并借助EBSD观察和硬度测量等实验手段,分析了退火温度和保温时间对超细晶纯铜材料显微织构及硬度的影响。结果表明,随退火温度升高,超细晶纯铜材料先后经历了回复、再结晶和晶粒长大阶段,硬度值相应地经历了轻微下降、剧烈下降和缓慢下降三个阶段;随着保温时间的延长,材料内部组织更加均匀,晶粒轻微长大之后保持稳定,硬度值同样地缓慢下降之后保持稳定。(4)借助EBSD观察和硬度测量等实验手段,分析了刀具前角和切屑厚度压缩比等工艺参数对超细晶纯铜材料热力学行为的影响。结果表明,前角越小或切屑厚度压缩比越大,超细晶纯铜材料的开始再结晶温度越低,再结晶温度也越低。

关键词：大塑性变形大应变挤出切削纯铜超细晶热力学行为

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邓文君教授

华南理工大学学报(自然科学版) 2019年第4期 145-145页

邓文君(DENG Wenjun),汉族,湖南省邵阳市人。2000年毕业于浙江工程学院(现浙江理工大学)机械设计与制造专业,获工学学士学位; 2005年毕业于华南理工大学机械制造及其自动化专业,获工学博士学位(硕博连读)。2005年7月至今,在华南理工大... 详细信息

邓文君(DENG Wenjun),汉族,湖南省邵阳市人。2000年毕业于浙江工程学院(现浙江理工大学)机械设计与制造专业,获工学学士学位; 2005年毕业于华南理工大学机械制造及其自动化专业,获工学博士学位(硕博连读)。2005年7月至今,在华南理工大学机械与汽车工程学院从事教学与科研工作。2011年被评

关键词：广东省自然科学基金国家自然科学基金精密加工技术纳米晶材料大应变挤出切削切削加工杰出青年基金功能结构设计华南理工大学