等径角挤压对2A12铝合金及高纯铝组织性能的影响

摘要

等径角挤压(Equal Channel Angular Pressing，ECAP)是一种有效的金属材料晶粒细化方法，该工艺最大的特点是能够在不改变材料横截面积的情况下，通过多道次挤压获得纯剪切变形，进而细化晶粒和提高力学性能。
　　ECAP变形过程中产生的大应变使材料内部积累了大量的能量，使细化后的材料具有热力学不稳定性。因此，本文首先对ECAP后的2A12铝合金分别进行100℃×1h、150℃×1h和200℃×1h的退火热处理，研究其热稳定性。根据ECAP的基本理论，影响ECAP工艺细化晶粒的因素很多，如模具结构、挤压道次、挤压温度、挤压方式等，本文主要研究挤压路径对材料组织性能的影响。根据晶粒细化机制，提出新的X路径。采用新设计路径和传统的BC路径对Φ15mm高纯铝圆形件进行等径角挤压，通过偏光组织、TEM组织观察及硬度测试进行对比分析。最后，对高纯铝板形件提出了将多向锻造技术与等径角挤压技术结合的新工艺，将多向锻造后的试样进行A、C两种路径等径角挤压，对比分析其微观组织。
　　热稳定性实验结果表明:对于等径角挤压BC路径，大塑性变形积累的能量使2A12铝合金在150℃的低温下析出θ相，而135路径热稳定性优于BC路径，因此在200℃时才有θ相析出。135路径各道次试样的硬度随退火温度的升高，先有小幅度的上升后开始下降，BC路径各道次的硬度随退火温度的升高而下降，135路径热稳定性优于BC路径。圆形件ECAP实验结果表明:新设计的X路径晶粒细化效果明显，且优于BC路径。板形件ECAP实验结果表明:将等径角挤压技术与多向锻造技术结合，减少了ECAP挤压道次，改善了变形均匀性。2道次挤压后A路径的晶粒尺寸更小，3道次挤压后C路径的晶粒尺寸更小，4道次挤压后两种路径晶粒尺寸相差不大，而C路径的晶粒大小更均匀，因此，对于板形件C路径优于A路径。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 等径角挤压原理及特点

1．2．1 等径角挤压原理

1．2．2 等径角挤压特点

1．2．3 等径角挤压的影响因素

1．3 等径角挤压存在的问题及发展方向

1．4 多向锻造原理及特点

1．4．1 多向锻造的影响因素

1．4．2 多向锻造的研究进展及发展方向

1．5 本文研究意义及内容

1．5．1 课题的提出

1．5．2 本文研究内容

第2章 2A12铝合金ECAP热稳定性研究

2．1 实验材料及方案

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验方案

2．2 2A12铝合金ECAP及退火热处理实验

2．2．1 挤压模具

2．2．2 挤压件的准备

2．2．3 挤压路径选取

2．2．4 退火热处理

2．2．5 实验分析方法

2．3 横截面扫描电镜组织观察与分析

2．3．1 原始组织分析

2．3．2 第1道次扫描组织观察与分析

2．3．3 135路径扫描组织观察与分析

2．3．4 Bc路径扫描组织观察与分析

2．4 横截面硬度测试分析

2．5 纵截面扫描电镜组织观察及分析

2．5．1 原始组织分析

2．5．2 第1道次扫描组织观察与分析

2．5．3 135路径扫描组织观察与分析

2．5．4 Bc路径扫描组织观察与分析

2．6 纵截面硬度测试分析

2．7 本章小结

第3章 高纯铝圆形件ECAP实验研究

3．1 实验材料及方案

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验方案

3．2 高纯铝等径角挤压实验

3．2．1 挤压模具

3．2．2 挤压路径的选取

3．2．3 实验分析方法

3．3 横截面结果与分析

3．3．1 第1道次微观组织观察与分析

3．3．2 其它道次微观组织观察与分析

3．3．3 145．5路径宏观组织观察与分析

3．3．4 硬度测试与分析

3．3．5 TEM组织观察与分析

3．4 纵截面结果与分析

3．4．1 第1道次微观组织观察与分析

3．4．2 其它道次微观组织观察与分析

3．4．3 145．5路径宏观组织观察与分析

3．4．4 硬度测试与分析

3．5 最优挤压路径计算

3．5．1 ECAP过程中舌头的产生

3．5．2 细化机理分析及挤压路径的提出

3．5．3 X路径结果与分析

3．6 本章小结

第4章 高纯铝板形件ECAP实验研究

4．1 实验材料及方案

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验方案

4．2 多向锻造及ECAP实验

4．2．1 实验设备

4．2．2 实验过程

4．2．3 实验分析方法

4．3 实验结果与分析

4．3．1 宏观组织观察与分析

4．3．2 微观组织观察与分析

4．4 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢