ecap制备2a12铝合金块体纳米材料及细化机制分析

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1、山东大学硕士学位论文摘要等径角挤压(ECAP)技术是近年来一种非常有发展潜力的纳米材料制各方法，它制备的材料具有许多独特的性能，引起了材料专家们越来越多的兴趣和关注。但是，到目前为止，对等径角挤压技术，尚有许多问题不清楚，在制备技术上仍存在一些问题。本文首先借助于DEFORM一3D软件模拟了等径角挤压过程，然后自行设计、制作了模具。在材料制备方面，设计A、B、c三种不同的挤压路径，使用。一90。，v一30。模具和中=105，1Ir一45。两套模具挤压8次，制备了2A12铝合金的块体纳米材料。对制备的

2、材料测试了抗拉强度、屈服强度、塑性和硬度等力学性能，利用SEM、TEM等测试手段观察了不同挤压次数下ECAP材料微观结构变化，并分析了材料在等径角挤压过程中的晶粒细化和材料强化的机理。本文首次采用等径角挤压技术，成功制备了平均晶粒尺寸在200nm左右的2A12铝合金块体纳米材料，大大拓宽了该舍金的应用范围。对等径角挤压过程的计算机模拟结果显示，等径角挤压过程可以分为三个阶段：弹性变形阶段、挤压区剪切变形阶段和材料退出模具阶段：材料不同部位变形不均匀，不同部位的应变速率不均匀都有助于剪切变形的进行。挤

3、压前材料的抗拉强度为213MPa，一次挤压后变为366MPa，三次挤压后强度最高为443MPa，提高lOO％还多。挤压过程中2A12铝合金的塑性和硬度也有不同程度的提高。对挤压次数的研究表明，挤压一次后材料力学性能的提高最明显，继续挤压，性能提高幅度减缓，挤压到第三次效果最好。对三种不同的挤压路径的研究表明，采用B路径挤压最有利于材料性能的提高。从挤压后硬度的对比发现，中=90。，lit=30。模具的挤压效果优于m=105。，1lr=45。模具。TEM观察发现，硬颗粒A12CuMg在挤压过程中晶粒大

4、小基本不变。分析认为，硬颗粒AIzCuMg对基体有剪切作用，硬颗粒的存在有助于晶粒细化过程的进行，并初步建立了硬颗粒剪切基体、细化{山东大学硕士学位论文基体的模型，这也是本文的创新点之一。对等径角挤压过程的晶粒细化分析表明，晶粒细化效果与剪切面和剪切方向有关。使用中=90。模具B路径挤压，剪切面之间的夹角为60。，接近铝合金{11l}滑移面之间的夹角均为70．5。，因而有利于剪切变形的进行，从而有效的细化晶粒。在挤压后的2A12铝合金中发现了微裂纹的存在。分析认为，第二相粒子A12Cu容易充当裂纹源

5、。在挤压剪切力的作用下，位错运动导致应力集中，从而在材料中产生微裂纹，采用进一步的锻压成型弥合微裂纹与缺陷是有效的方法之一。对ECAP材料的强化机制分析表明，2A12铝合金中存在三种材料强化机制：晶界强化、位错强化和第二相粒子强化，材料的强度提高是这三种强化机制共同作用的结果。关键词：2A12铝合金；等径角挤压；纳米材料；剪切变形；细化山东大学硕士学位论文AbstractTheprocessofequal-channelangularpressing(ECAP)isapromisingmethodr

6、ecentlyforfabricatingnano-structuredmaterials．TheECAPmaterialshavemanyuniqueproperties，thusitattractsmoreandmoreinterests．However，manyproblemsaboutECAParenotclear，andthefabricatingmethodisnotperfectatpresent．Inthispaper，theauthorsimulatestheprocessofEC

7、APbyDEFORM一3Dspecialsoftware．ThenwedesignandmaketheECAPmould．Infabricationtechnology，theauthormainlydesignedthreeECAProutes：A、BandC．withtwomoulds：中=90。，1lr=30。and中=105。，lit=45。．Inordertogetbetterproperties．wepressedthe2A12alloy8timesatmost．Afterfabrica

8、tingallseriesofECAPmaterials，wetestthemechanicalpropertiessuchastensilestrength，proofstrength，dualityandhardness．Atthesametime，weobservedthemicrostructureindifferentECAPtimesbySEMandTEM．Finally，theauthoranalyzedthemechanismofECAPmateria