铝合金多道次ECAP成形工艺路径优化设计.doc

摘要:等径角挤压工艺是制备超细晶材料的重要工艺之一，通过等径角挤压工艺可以在不改变材料的形状使之发生剪切变形从而达到细化晶粒的效果，得到力学性能更好的材料。利用等径角挤压技术制备超细晶材料也成为现代材料学热门研究内容。

本课题采用PRO/E软件自行建立方式截面试样等径角挤压工艺有限元模型，利用有限元模拟软件DEFORM-3D对6061铝合金进行A、BA、BC、C四种工艺路径四道次三维有限元等径角挤压模拟，获得了各个路径下各道次的挤压载荷曲线、等效应变分布、等效应力分布、金属内部变化规律，通过对比分析得出了工艺路径和挤压道次对挤压载荷、等效应变、等效应力、金属内部变化的影响规律，从而为最佳工艺路径的选取提供有效的证据。

模拟结果表明：各路径的挤压载荷、等效应变、等效应力都随着挤压道次的增加而增加，其中A路径的等效应变、等效应力的累积效果最好 ，但是变形均匀度最差，并且A路径所需的挤压力最大，而BC路径等效应变、应力累积虽然不如A路径，但是由于BC路径挤压时各个侧面都能通过通道转角，因而BC路径获得的等效应力、等效应变分布最为均匀，并且BC路径所需的挤压力也相对较少。

综上所述，沿着BC路径进行ECAP变形细化晶粒的效果最好，而且BC路径所需的最大挤压力相对较少，因此在现实加工过程中对压力机的要求较低 ，工艺成本就相对较低，因此进行ECAP变形的最佳工艺路径是BC路径。

关键词 等径角挤压；工艺路径；挤压道次；应变累积

目录

摘要

Abstract

1 绪论-3

1.1 引言-3

1.2 ECAP工艺原理-3

1.3 ECAP 成形的影响因素-4

1.3.1 挤压速度-4

1.3.2 挤压温度-4

1.3.3 模具结构-4

1.3.4 挤压道次-5

1.3.5 摩擦条件-5

1.3.6 工艺路径-5

1.4 ECAP的数值模拟研究-6

1.5 本课题的研究意义和内容-6

1.5.1 选题的背景及意义-6

1.5.2 拟解决的主要问题-7

2 ECAP过程有限元模拟-8

2.1 DEFORM-3D有限元软件-8

2.2 模拟参数的设置-9

2.2.1 单道次ECAP有限元模型-9

2.2.2 多道次ECAP变形的模拟-12

3 ECAP有限元模拟结果分析-14

3.1 挤压载荷-14

3.2 等效应变-16

3.2.1 工艺路径对等效应变的影响-16

3.2.2 挤压道次对等效应变的影响-17

3.3 等效应力-17

3.3.1 工艺路径对等效应力的影响-17

3.3.2 挤压道次对等效应力的影响-18

3.4 变形行为的定量分析-19

3.4.1 内部追踪点等效应力分析-19

3.4.2 内部追踪点等效应变的分析-20

结论-22

致谢-23

参考文献-24