室溫等徑彎曲通道變形工業(yè)純鈦的組織及性能研究

采用模角φ=120°的模具，以bc方式（兩次擠壓道次之間試樣繞縱軸沿同一方向轉(zhuǎn)動90°進行下一道次擠壓）在室溫下成功實現(xiàn)了工業(yè)純鈦8道次等徑彎曲通道變形（ecap），對擠壓過程中各道次試樣的微觀結(jié)構(gòu)及性能進行了分析測試．結(jié)果表明：工業(yè)純鈦經(jīng)8道次ecap變形后，抗拉強度由407mpa升高到791mpa；顯微硬度由1588mpa升高到2641mpa；并保持良好的塑性，伸長率為19％．

采用模角φ=120°的模具,以bc方式(兩次擠壓道次之間試樣繞縱軸沿同一方向轉(zhuǎn)動90°進行下一道次擠壓)在室溫下成功實現(xiàn)了工業(yè)純鈦8道次等徑彎曲通道變形(ecap),對擠壓過程中各道次試樣的微觀結(jié)構(gòu)及性能進行了分析測試.結(jié)果表明:工業(yè)純鈦經(jīng)8道次ecap變形后,抗拉強度由407mpa升高到791mpa;顯微硬度由1588mpa升高到2641mpa;并保持良好的塑性,伸長率為19%.

利用三維有限元模型研究工業(yè)純鈦室溫等徑彎曲通道擠壓(ecap)變形過程,通過數(shù)值模擬分析模具通道夾角、外圓角及摩擦條件等參數(shù)對材料變形區(qū)的應(yīng)變分布及擠壓載荷的影響規(guī)律,獲得了在室溫下對工業(yè)純鈦進行ecap變形的最優(yōu)工藝參數(shù)。模擬結(jié)果表明:三維模型考慮了模具接觸及摩擦的影響,比二維平面模型更客觀、準確地反映了試樣的應(yīng)變分布狀況。φ=120°,ψ=20°的模具參數(shù)為最優(yōu),試樣可在較低的擠壓載荷獲得較大的塑性變形,增加通道背部摩擦可擴大試樣主變形區(qū)體積,改善變形均勻程度。最終采用兩通道夾角φ=120°,外圓角ψ=20°的模具,在背部不潤滑的摩擦條件下成功實現(xiàn)了工業(yè)純鈦室溫等徑彎曲通道單道次變形。

本文利用上界定理計算等徑彎曲通道變形(ecap)的擠壓力,為ecap的模具設(shè)計、擠壓力的計算提供了一種可行的方法

研究了等徑彎曲通道(ecap)變形后45鋼中先共析鐵素體及珠光體組織的演變特征。結(jié)果表明,ecap變形4道次后,片層狀的珠光體組織演變成了超細的滲碳體顆粒均勻分布于亞微晶鐵素體基體的組織。先共析鐵素體由原始的平均晶粒尺寸約為30μm演變?yōu)榇蠼嵌染Ы绶蛛x的、平均晶粒尺寸約為0.4μm的超細晶組織。ecap變形后,先共析鐵素體首先在其內(nèi)部會形成具有薄片層界面(lbs)的板條位錯胞甚至亞晶組織。進一步變形時位錯胞或亞晶可繼續(xù)細化。再進一步變形時通過晶界滑移和晶粒旋轉(zhuǎn)的方式可以獲得具有大角度晶界分離的、等軸的超細晶組織。

等徑彎曲通道變形(equalchannelangularpressing簡稱ecap)由于能直接制備塊狀超細晶材料而備受關(guān)注。通過對工業(yè)純鋁的ecap變形過程進行有限元數(shù)值模擬,獲得了變形過程的載荷變化規(guī)律和等效應(yīng)變分布規(guī)律,并用坐標網(wǎng)格法對模擬結(jié)果進行了實驗驗證。在摩擦條件下,試樣中區(qū)下表面的等效應(yīng)變最大,至上表面處等效應(yīng)變?yōu)樽钚?。而在無摩擦理想情況下,其等效應(yīng)變分布恰好相反,這可能是由于試樣在ecap變形過程中所受應(yīng)力場和應(yīng)變場的不同引起的。

研究了室溫下c方式等徑彎曲通道變形(ecap)對超低碳鋼組織及性能的影響。結(jié)果表明:第1道次ecap變形后,組織細化效果最顯著;隨變形道次的增加,組織由取向差小的板條狀亞晶演變成取向差大的等軸晶;第4道次ecap變形后,晶粒平均尺寸約0.3μm;變形道次繼續(xù)增加,晶粒尺寸變化不顯著,而晶粒取向差不斷增大。這表明第4道次ecap變形為超低碳鋼細化極限;ecap變形可大幅度提高超低碳鋼的強度,并保持較高的塑性。

具有全珠光體組織的65mn鋼在650℃以c方式等徑彎曲通道變形(ecap)后,珠光體組織中的滲碳體片層以周期性的彎曲變形、周期性的剪切變形、剪切斷裂等形式協(xié)調(diào)ecap的強烈塑性變形.滲碳體表現(xiàn)出很強的塑性變形能力,在其內(nèi)部導(dǎo)入了大量的晶體缺陷,為滲碳體的球化打下了能量基礎(chǔ).變形五道次后,片層狀的珠光體組織演變成了超細的滲碳體顆粒均勻分布于鐵索體基體的組織.鐵索體基體為均勻的等軸晶,平均晶粒大小為-0.3μm.滲碳體的球化可能以兩種機制進行:破碎滲碳體片的非均勻長大(ostwald熟化)和細小球狀滲碳體顆粒的形核長大.

在650℃采用等徑彎曲通道變形(ecap)方法對原始組織為層片狀珠光體的gcr15鋼進行了bc方式的多道次變形。采用透射電鏡和洛氏硬度等實驗方法,對不同道次下的組織特性和硬度進行了分析。結(jié)果表明:冷變形和溫變形都能使?jié)B碳體片層發(fā)生球化,但一道次溫變形情況下滲碳體球化程度明顯高于冷變形一道次,硬度值由原始態(tài)(層片狀珠光體)的42hrc分別降至38hrc(冷變形)、27hrc(溫變形),溫變形二道次后,鐵素體基體接近等軸狀,平均晶粒尺寸約為0.4μm,球化完全的滲碳體顆粒粒徑約為0.1μm,硬度值由27hrc(溫變形一道次)增至32hrc左右。

用等徑彎曲通道變形(ecap)的方法制備出超細晶鋁合金材料,并研究了在不同道次條件下其顯微組織的演化過程.研究表明,隨著強烈塑性變形的增加,顯微組織中開始形成大量晶粒尺寸小于1μm的位錯胞組織,當其晶界取向差增大時,亞晶粒變?yōu)樵絹碓郊毜陌鍡l狀組織.當經(jīng)過8道次ecap變形后,晶粒尺寸由變形前的約50μm細化為約0.2μm.該超細晶鋁合金材料在150℃的退火條件下,其晶粒尺寸穩(wěn)定在0.2～0.3μm的范圍內(nèi).在溫度為500℃、應(yīng)變速率為10-3s-1的拉伸實驗中,該超細晶鋁合金材料的最大延伸率高達370%,呈現(xiàn)出良好的超塑性.

在室溫下對q235鋼成功進行了c方式11道次等徑彎曲通道,等效應(yīng)變約高達11,獲得了亞微晶鐵素體組織。組織觀察表明,第1道次組織細化效果最顯著,隨后道次的主要作用是增加晶粒的位相差,使大角度晶界的比例隨變形道次增加而增加。在本實驗條件下,由于珠光體組織中的滲碳體表現(xiàn)出較強的塑性變形能力,使得珠光體組織具有與鐵素體類似的宏觀塑性變形行為,并且在等效應(yīng)變約高達11的情況下,珠光體組織中未發(fā)現(xiàn)微觀裂紋。

對低碳鋼等徑彎曲通道變形進行了數(shù)值模擬,并分析了它的顯微組織.通過有限元數(shù)值模擬,獲得了低碳鋼成形等徑彎曲通道變形載荷的變化規(guī)律和等效應(yīng)變分布規(guī)律.載荷模擬結(jié)果表明,摩擦因子越大,變形載荷也越大,當摩擦因子為0.408時,其成形載荷約為無摩擦時的21倍,載荷數(shù)值模擬與實驗結(jié)果基本相吻合.此外,結(jié)合所揭示的等效應(yīng)變分布特點,對一道次等徑彎曲通道變形后試樣橫截面上的微觀組織分布進行了分析,表明下表面處的材料晶粒細化程度比上表面處的大,因此這種分布特點與等效應(yīng)變分布是相互一致的.

研究了等徑彎曲通道(ecap)變形后的超細晶t3銅在恒應(yīng)力幅控制條件下的疲勞壽命和循環(huán)形變行為．通過掃描電鏡觀察了疲勞試樣表面的滑移帶,并利用電子背散射技術(shù)觀察了疲勞前、后晶粒尺寸的變化．結(jié)果表明,超細晶t3銅具有較高的疲勞極限(σ-1=153mpa),是粗晶銅疲勞極限的2倍．在低周疲勞域內(nèi)表現(xiàn)出疲勞軟化,而在高周疲勞域內(nèi)表現(xiàn)比較穩(wěn)定的疲勞行為,甚至出現(xiàn)疲勞硬化．類似駐留滑移帶(psb)的剪切帶與最后一次擠壓的剪切面一致,剪切帶的形成和晶界滑移是疲勞裂紋形核和疲勞斷裂的主要原因．

用兩種方式等徑彎曲通道變形(equal-channelangularpressing,簡稱ecap)制備了的具有等軸晶組織的超細晶cu-0.4cr合金,晶粒尺寸為500nm。研究了不同擠壓方式、不同擠壓道次合金的組織和性能的變化。探討了不同退火溫度對5～8道次材料導(dǎo)電率和硬度的影響。結(jié)果表明,經(jīng)ecap擠壓后的cu-0.4cr合金具有很好的綜合性能,拉伸強度可達565mpa;硬度和導(dǎo)電率分別為225hv和66.4%iacs;723k退火1h后材料的導(dǎo)電率和硬度可達80.3%iacs和210.9hv;軟化溫度可達723k。

研究了等徑彎曲通道變形az31鎂合金的攪拌摩擦焊工藝,對焊縫的成形特點和力學(xué)性能進行了分析。試驗結(jié)果表明,對厚為15mm的等徑彎曲通道變形az31鎂合金板,工藝參數(shù)對焊縫成型有很大的影響,成型性能對焊接速度的敏感程度較鋁合金板要大,當焊接速度為37.5mm/min和攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為750r/min時,可以獲得較好的焊接質(zhì)量。

等徑彎曲通道變形(equalchannelangularpressing簡稱ecap)由于能直接制備塊狀超細晶材料而備受關(guān)注。介紹了等徑彎曲通道變形(ecap)及有限元數(shù)值模擬的基本機理,并在此基礎(chǔ)上討論了有限元模擬在ecap變形中的研究及發(fā)展現(xiàn)狀。隨著ecap的深入研究和工業(yè)化的進一步發(fā)展,有限元數(shù)值模擬必然在該領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

鋼和鐵基合金通過等徑彎曲通道變形(ecap)可獲得超細晶組織,從而改善材料的性能。成功實現(xiàn)了c方式650℃時珠光體65mn鋼的等徑彎曲通道變形,累積等效真應(yīng)變約為5。片層狀珠光體組織演變成超細的滲碳體顆粒均勻分布于鐵素體基體的組織,而且鐵素體基體為均勻等軸晶粒,平均晶粒尺寸約為0.3μm。

對直通道和彎曲通道兩種不同幾何形狀中的二維平行縫槽形式的超聲速氣膜冷卻進行了數(shù)值模擬,分析了在有、無斜激波入射冷卻層時的冷卻效果.計算結(jié)果表明,斜激波的入射使壁面的冷卻效率較無斜激波入射時要低.在該計算模型中,無斜激波入射時,彎曲通道壁面的冷卻效果好于直通道壁面,而有斜激波入射時,彎曲通道壁面的冷卻效果不如直通道壁面.

離心式葉輪機械的葉輪通道內(nèi)的流體流動受到旋轉(zhuǎn)效應(yīng)與曲率影響而產(chǎn)生強烈的二次流現(xiàn)象。二次流是葉輪通道內(nèi)流動損失的一個原因,對離心葉輪機械的性能產(chǎn)生不利的影響。應(yīng)用開源cfd軟件openfoam對旋轉(zhuǎn)情況下的90°彎曲通道內(nèi)的不可壓縮流體流場進行三維黏性數(shù)值模擬。研究了彎曲通道在不同轉(zhuǎn)速下哥氏力與離心力共同作用對主流速度、二次流及壓力特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:與靜止通道相比,旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的哥氏力在彎曲管段形成不對稱的二次流,使通道內(nèi)渦結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜;甚至在較高轉(zhuǎn)速下二次流方向發(fā)生反向。

第1頁共15頁 竭誠為您提供優(yōu)質(zhì)文檔/雙擊可除 梁的純彎曲實驗報告 篇一：純彎曲實驗報告 page1of10page2of10page3of10page4of10page5of10篇 二：彎曲實驗報告彎曲實驗報告 材成1105班3111605529張香陳 一、實驗?zāi)康?測試和了解材料的彎曲角度、機械性能、相對彎曲半徑 及校正彎曲時的單位壓力等因素 對彎曲角的影響及規(guī)律。 二、實驗原理 坯料在模具內(nèi)進行彎曲時，靠近凸模的內(nèi)層金屬和遠離 凸模的外層金屬產(chǎn)生了彈—塑性 變。但板料中性層附近的一定范圍內(nèi)，卻處于純彈性變 形階段。因此，彎曲變形一結(jié)束，彎 曲件由模中取出的同時伴隨著一定的內(nèi)外層纖維的彈 性恢復(fù)。這一彈性恢復(fù)使它的彎曲角與 彎曲半徑發(fā)生了改變。因此彎曲件的形狀的尺寸和彎曲 第2頁共15頁 模的形狀尺寸存在差異。二者形狀尺 寸上的差異用回彈角來表示。本實驗

2/f2/f bc aa l mf b h 純彎曲梁的正應(yīng)力實驗 一、實驗?zāi)康?（1）梁在純彎曲時橫截面上正應(yīng)力大小和分布規(guī)律 （2）驗證純彎曲梁的正應(yīng)力計算公式 （3）測定泊松比μ （4）掌握電測法的基本原理 二、實驗設(shè)備 （1）多功能實驗臺 （2）靜態(tài)數(shù)字電阻應(yīng)變儀一臺 （3）矩形截面梁 （4）游標卡尺 三、實驗原理 1.測定彎曲正應(yīng)力 本實驗采用的是用低碳鋼制成的矩形截面試件，實驗裝置簡圖如下所示。當力f作用 在輔助梁中央a點時，通過輔助梁將壓力f分解為兩個集中力2/f并分別作用于主梁（試 件）的b、c兩點。由梁的內(nèi)力分析知道，bc段上剪力為零，而彎矩fam 2 1 =

梁的純彎曲正應(yīng)力實驗 電測法是應(yīng)力應(yīng)變測量最常用的方法，其方法簡便，技術(shù)成熟，已經(jīng)成為工程中不可缺 少的測量手段。純彎曲時正應(yīng)力在橫截面上線性分布，是彎曲中最簡單的應(yīng)力情況。用電測 法測定純彎曲梁上的正應(yīng)力，不僅可以驗證材料力學(xué)理論，也可以熟悉電測法測量的原理、 操作方法和注意的問題，為復(fù)雜的實驗應(yīng)力分析打下基礎(chǔ)。 一、預(yù)習要求 1、yj—5電阻應(yīng)變儀測量前如何進行預(yù)調(diào)平衡？ 2、采用半橋接法進行彎曲正應(yīng)力測量時，如何進行溫度補償？說明原理。 二、實驗?zāi)康?1、初步掌握電測應(yīng)力分析方法，學(xué)習電測接線方法、儀器調(diào)試使用方法。 2、測定梁在純彎曲下的彎曲正應(yīng)力及分布規(guī)律，驗證理論公式。 三、實驗設(shè)備 1、純彎曲正應(yīng)力試驗臺。 2、電阻應(yīng)變儀及預(yù)調(diào)平衡箱。 3、矩形截面鋼梁。 四、實驗原理及方法 純彎曲梁如圖1a所示。在載荷p作用下，梁的cd段為純彎曲變形。沿梁橫截 面的