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本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文文獻(xiàn)及譯文 文獻(xiàn) 資料題目 Scale up and application of equal channel angular extrusion for the electronics and aerospace industries 文獻(xiàn) 資料來(lái)源 材料科學(xué)與工程雜志 文獻(xiàn) 資料發(fā)表 出版 日期 2007 12 院 部 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 材料成型及控制工程 班 級(jí) 成型 054 姓 名 李瑜 學(xué) 號(hào) 2005101265 指導(dǎo)教師 任國(guó)成 翻譯日期 2009 6 15 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 2 中文譯文 等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝在電子和航空航天行業(yè)的推廣和應(yīng)用 摘要 促進(jìn)等通道轉(zhuǎn)角擠壓發(fā)展以及在實(shí)驗(yàn)室的探索階段取得進(jìn)展 等徑角擠壓在這兩個(gè)領(lǐng) 域是至關(guān)重要的 一 模具設(shè)計(jì) 處理設(shè)計(jì)和規(guī)模擴(kuò)大 工具 加工設(shè)計(jì)與推廣 二 發(fā)展新亞微米晶產(chǎn)品 這兩個(gè)目標(biāo)在霍尼韋爾公司得到了實(shí)現(xiàn) 第一種情況是利用等徑角 擠壓在電子工業(yè)從單相合金生產(chǎn)濺射靶材成功的商業(yè)化 在實(shí)際中的應(yīng)用 毛坯尺寸 明 顯多于那些文獻(xiàn)報(bào)道 其他的重合金鋁材料在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的描述則是以增加拉伸強(qiáng) 度 高周疲勞和韌性為目的 在這些合金中 更好的了解塑性變形和降水機(jī)制之間的相互 作用可達(dá)到最佳的性能 2007 年埃爾塞維爾 B 訴保留所有權(quán)利 1 導(dǎo)言 過(guò)去 10 年 劇烈塑性變形 SPD 技術(shù)已成為熱切研究的焦點(diǎn) 因?yàn)樗麄兛梢杂贸叽?在 50 到 500 納米之間亞微米晶粒研究生產(chǎn)金屬材料 一個(gè)有前途的劇烈塑性變形 SPD 方法是等通道轉(zhuǎn)角擠壓 等徑角擠壓 工藝 它可以通過(guò)簡(jiǎn)單的剪切引起的劇 烈塑性變形產(chǎn)生出大量的亞微米晶粒材料 到目前為止 研究已在亞微米晶材料的的表征 紋理 結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能 以及等徑角擠壓影響的主要參數(shù)和畸變退火方面取得穩(wěn)步進(jìn)展 然而 盡管有豐富的文獻(xiàn)資料 但在工程和商業(yè)化方面的問(wèn)題直到最近才討論 且很少有 實(shí)際應(yīng)用的報(bào)道 絕大多數(shù)研究者繼續(xù)使用小長(zhǎng)圓筒形或方形坯料 已經(jīng)有一些擴(kuò)大規(guī) 模的鋼坯的嘗試 但還沒(méi)有成功的商業(yè)化的報(bào)告 本文綜述了 霍尼韋爾公司在模具設(shè)計(jì) 推廣和商業(yè)化等徑角擠壓平板鋼坯進(jìn)行獲得 的成果 選定的例子表明 該技術(shù)可以以一個(gè)或多個(gè)下列方式進(jìn)入市場(chǎng) 一 提供全 面降低成本以針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)制造或設(shè)計(jì) 二 提供優(yōu)異的產(chǎn)品性能 三 答復(fù)一個(gè)未得到滿 足的需求 第一個(gè)涉及等徑角擠壓產(chǎn)品的例子是使用微米與亞微米尺寸晶粒的高純度鋁 銅和鈦制造用于制造邏輯和存儲(chǔ)元件濺射靶材 另外兩個(gè)例子是關(guān)于中等和重合金鋁材料 在航空航天和運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用 特別注意的是影響等徑角擠壓的結(jié)構(gòu)和性能的單相銅和鋁 尤其是鋁在合金成分的增加從一個(gè)非常低的水平 如濺射靶材 到一個(gè)更高的水 如在商 業(yè)合金為航空航天 有人認(rèn)為 新的機(jī)制和隨著新的塑性變形之間的相互作用和形變熱 處理時(shí)的相變使合金水平的提高 更多合金應(yīng)用機(jī)會(huì)將出現(xiàn) 2 規(guī)模和工藝設(shè)計(jì) 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 3 霍尼韋爾公司的重點(diǎn)是 從歷史上看 等徑角擠壓平板產(chǎn)品 這是第一次介紹了編 號(hào) 38 在這種情況下 圖 1 一個(gè)典型的坯料形狀的特點(diǎn)是厚度為 a 寬度為 b 和長(zhǎng) 度 c b c 通常情況下 尺寸 C 和 B 是平等的 允許使用相同的工具進(jìn)行多道次處理 在 90 之間輪換通過(guò) 加工特性之一是等徑角擠壓平板和長(zhǎng)期鋼坯相似 不過(guò) 通 常用于平板鋼坯的軸允許 90 鋼坯輪換垂直擠壓 圖 1 中 z 軸 鑒于長(zhǎng)期的產(chǎn)品 它 是平行的擠壓軸 在規(guī)模增長(zhǎng)方面 有兩個(gè)因素在起作用 i 模具設(shè)計(jì) 及 ii 優(yōu)化等徑角擠壓變形模式 2 1 模具設(shè)計(jì) 從生產(chǎn)角度看 主要的驅(qū)動(dòng)程序工具設(shè)計(jì)包括安全 成本和生產(chǎn)力 2 1 1 安全性和成本 如果使用常規(guī)低成本工具鋼 最大的問(wèn)題是沖床潛在的斷裂 屈曲 對(duì)于給定的 材料 沖床壓力 p1 必須大大低于沖壓材料的屈服強(qiáng)度 沖壓力為 其中 p 是在出口的第一通道的壓力 K 為材料剪切流動(dòng)應(yīng)力 m 是塑料的摩擦系數(shù) F 是該地區(qū)固定死墻壁 A 是鋼坯橫截面積 對(duì)于該工具本身 最大的沖床壓力 p1 和通道壁的 n 行動(dòng)結(jié)束時(shí)的入口通道 同樣 地顯示在 30 低摩擦情況 m 0 25 因此 最好的減少模具 沖壓壓力的辦法是 一 限制比例的 c a 6 10 二 減少兩個(gè)通道的摩擦 有兩個(gè)相應(yīng)的策略 選擇有效的潤(rùn)滑劑和使通道壁可動(dòng) 這是利用 單位平板等徑角擠壓鋼坯相對(duì)長(zhǎng)期的鋼坯的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì) 從設(shè)備和設(shè)計(jì)是可移動(dòng)的墻壁 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 4 通道沿線 theentrance 不需要平板產(chǎn)品 這是因?yàn)槠桨瀹a(chǎn)品中 a b 而長(zhǎng)期產(chǎn)品中 a b 因此 P1 和 n 在平板產(chǎn)品中是較小的 公式 2 和公式 3 可近似化簡(jiǎn)為 建議在平板和條狀的產(chǎn)品中增加一個(gè)可移動(dòng)底部出口通道 因?yàn)榈撞渴菨?rùn)滑油原子的 退出通道 2 1 2 生產(chǎn)率 影響生產(chǎn)率的兩個(gè)重要的因素是加工速度和鋼坯彈射 作為具有相當(dāng)?shù)捻g性的材料 加工速度不是一個(gè)限制因素 它可以足夠高 5 10 毫米 秒 鋼坯彈射具有更為復(fù)雜的 問(wèn)題 特別是對(duì)長(zhǎng)條圓柱形坯料 在平板鋼坯中 在可移動(dòng)的墻底部退出渠道安裝的額外 液壓缸提供了一個(gè)有效和簡(jiǎn)單的解決辦法 2 2 優(yōu)化等徑角擠壓 有兩個(gè)層次的單一優(yōu)化和多道優(yōu)化 等徑角擠壓 2 2 1 單程優(yōu)化 某種程度的簡(jiǎn)單剪切變形應(yīng)盡可能高的一種有效的完善的組織 這主要取決于摩擦條 件和幾何渠道 有兩個(gè)臨界參數(shù)改變幾何渠道 兩個(gè)通道之間的夾角 2 及通道相交的形 狀 通常情況下 通常情況下 渠道都以尖角 沒(méi)有半徑 或圓角的交叉 滑移線解決方 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 5 案和有限元模型揭示在摩擦和 或 圓角渠道的情況下存在扇形變形區(qū) 在這種情況下 簡(jiǎn)單剪切是重新分配沿著三個(gè)不同的方向 而且即使是無(wú)摩擦的條件和尖角彎道 2 90 時(shí)死金屬區(qū)存在于通道的角落 因此 工具角 2 90 時(shí) 急轉(zhuǎn)彎道和附近摩 擦條件是實(shí)現(xiàn)沿 2 一個(gè)方向簡(jiǎn)單有效剪切的最佳的條件 最重要的問(wèn)題是同時(shí)采取行 動(dòng)消除有高壓縮壓力的沿底部墻壁和密集支路的摩擦 隨著底部墻壁的移動(dòng) 滑移線分 析表明扇形角度可以減小 由于先進(jìn)的模具設(shè)計(jì)和潤(rùn)滑油條件 霍尼韋爾模具運(yùn)作良好 2 2 2 多道處理 多道處理的兩個(gè)主要參數(shù)是變形路線 每次變形后一序列方坯的輪換 和變形總數(shù) 的積累 積累株 平板鋼坯 定義的四個(gè)基本路線 A B 或 BA C 和 D 或 BC 仍 然是類似的長(zhǎng)條鋼坯除如前所述的旋轉(zhuǎn)軸 2 3 規(guī)模擴(kuò)大的努力 基于上述考慮 霍尼韋爾公司開(kāi)始了擴(kuò)大等徑角擠壓規(guī)模的努力 在 1997 年建造的 第一條模具生產(chǎn)線 今天 一些正常使用鋁銅和純鈦大規(guī)模的鋼坯模組使用 1000 和 4000 噸的壓力機(jī) 見(jiàn)圖 2 其中大部分模具已在使用中 6 年中每周工作 大眾中最大的 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 6 等徑角擠壓方坯是三十二點(diǎn)七公斤的 Al 合金 最近 110 公斤的銅和銅合金也有了 作 為比較 報(bào)告的最大等徑角擠壓加工鋁坯模具有 6 7 千克重獲得渠道角度 105 而大眾的 用于研究的最典型的 10 毫米 10 毫米 60mmAl 鋼坯是 0 016 千克 關(guān)于企圖擴(kuò)大等 徑角擠壓過(guò)程沒(méi)有任何對(duì)銅的報(bào)告 重要的是 等徑角擠壓對(duì)微觀結(jié)構(gòu) 質(zhì)地和性能的 影響已經(jīng)在各種規(guī)模的工業(yè)領(lǐng)域得到驗(yàn)證并將在第 2 部分介紹 在作者看來(lái) 實(shí)際生產(chǎn)經(jīng) 驗(yàn)表明 等徑角擠壓是可擴(kuò)展的并將開(kāi)創(chuàng)它的工業(yè)化新時(shí)代 3 等徑角擠壓的濺射靶材 等徑角擠壓特別適用于高純度材料由于晶粒細(xì)化是有效地增強(qiáng)強(qiáng)度 并保持良好的塑 性 霍爾佩奇硬化 唯一可用機(jī)制 而其他硬化機(jī)制都是無(wú)效的 析出和硬化處理 或有 損于延性 脫位硬化 對(duì)特定材料和晶體結(jié)構(gòu)而言 等徑角擠壓 can 也激活和控制質(zhì) 地的硬化 這種辦法對(duì)摻雜或低合金鋼材料 如在高純度的銅 鈦和 Al 材料或不使用微 量元素和低合金中使用制造濺射靶材仍然有效 在本節(jié)中 我們使用電極工業(yè)縮寫(xiě) 6N 和 5N5 的純度分別 99 9999 和 99 9995 3 1 等徑角擠壓后靶材的微觀結(jié)構(gòu) 高純度材料的多道等徑角擠壓結(jié)果存在以下幾個(gè)主要影響 一 形成較好 通常是 小于 20 微米 微觀結(jié)構(gòu)取決于開(kāi)始的晶粒尺寸 二 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)均勻性 三 紋理的 控制是通過(guò)一些通行證 路線和后處理熱處理來(lái)實(shí)現(xiàn)的 39 四 在等徑角擠壓之 前通過(guò)固溶處理來(lái)消除大型階段和沉淀 晶粒尺寸 均勻性和缺乏大型粒子對(duì)濺射性能力 影響最大 選擇特定結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素是在靶材制造或使用過(guò)程中的熱穩(wěn)定性 下面是一些 例子 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 7 一 對(duì)低熔點(diǎn)高純度材料而言 亞微米晶結(jié)構(gòu)通常沒(méi)有穩(wěn)定的高功率濺射 但是 在 等徑角擠壓之后仍然能得到結(jié)構(gòu)很好和均勻的 而且微米晶粒尺寸較普通結(jié)構(gòu)鍛造或軋制 后小 3 到 5 倍 這對(duì)等徑角擠壓的應(yīng)用而言是一個(gè)非常有趣的領(lǐng)域 由于把重點(diǎn)放在亞微 晶材料 因此很少在文獻(xiàn)中強(qiáng)調(diào) 另一個(gè)例子 36 37 是一種 5 10 微米結(jié)構(gòu) 圖 3a 在純度為 99 9999 6N 的銅經(jīng)過(guò)等徑角擠壓靜態(tài)再結(jié)晶 225 1 小時(shí) 后 與普通處理典型的 50 米晶粒尺寸的對(duì)比 該 EBSD 分析表明 高角度邊界占主導(dǎo)位置 圖 3B 60 也界證明存在大量的孿晶組織 另一個(gè)例子 圖 4 和 5 高純度 99 9995 5N5 Al 經(jīng)由等徑角擠壓后的平均粒徑約為 60 70 微米 而而標(biāo)準(zhǔn)處理 則是 200 300 微米 在這情況下 經(jīng)過(guò)等徑角擠壓直接觀察室溫下的完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 正 如文獻(xiàn) 41 42 所述 不僅是應(yīng)變的積累 而且簡(jiǎn)單剪切變形模式也是很重要 在特定 的情況下 在如圖 4 所給的應(yīng)力水平下對(duì)結(jié)構(gòu)的改良來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單的剪切是最有效的模式結(jié)構(gòu) 例如相同的結(jié)構(gòu) 發(fā)現(xiàn) 5N5 鋁經(jīng)過(guò)兩次等徑角擠壓后 積累應(yīng)變 2 3 和軋后減少 99 累積應(yīng)變 4 8 這種結(jié)構(gòu)有一個(gè)突出特點(diǎn)即熱穩(wěn)定性增強(qiáng) 起作用的因素可能是 各向同性的形態(tài) 孿晶晶界的低流動(dòng)性 結(jié)構(gòu)均勻性及附近紋理的隨機(jī)性 見(jiàn)圖 3 圖 5 經(jīng)過(guò)等徑角擠壓和一般工藝處理 5N5 鋁 6N 銅 37 和銅合金之間的晶粒尺寸演變 隨退火時(shí)間變化的比較 例如 對(duì)于等徑角擠壓 6N 銅而言 完全靜態(tài)再結(jié)晶發(fā)生在 225 C 的 退火 1 小時(shí)和產(chǎn)生了尺寸約為 5 8 微米的均勻晶粒 而在 300 額外的退火 1 小時(shí) 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 8 后晶粒只是稍微長(zhǎng)大至 15 微米 結(jié)構(gòu)仍然均勻 相比之下 相同晶粒尺寸 6N 銅經(jīng)過(guò)標(biāo) 準(zhǔn)工藝處理 85 滾動(dòng) 后在經(jīng)過(guò) 225 1 h 和 300 退火 1 小時(shí)后 分別晶 粒尺寸由 35 升至 65 米 二 對(duì)高純度鋁 銅而言 添加微量元素 這里定義為元素含量最多為百萬(wàn)分之 2000 是一個(gè)進(jìn)一步完善等徑角擠壓晶粒尺寸和 或通過(guò)提高晶粒度和亞顯微結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn) 定性同時(shí)來(lái)提高等徑角擠壓 溫度極為有效的技術(shù) 一個(gè)顯著的例子是 5N5 鋁摻雜百萬(wàn)分 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 9 之 20 30 硅含量 超細(xì)顆粒的大小由 60 微米減少至 25 微米 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于類似的應(yīng)變水平 圖 4 作為推出結(jié)構(gòu)之后的尺寸 簡(jiǎn)單的剪切變形模式等徑角擠壓和非單調(diào) D 類加載 路徑被認(rèn)為是等徑角擠壓和推出結(jié)構(gòu)的晶粒尺寸之間存在顯著差異的最主要的因素 41 42 圖 6 顯示了元素性質(zhì)和摻雜數(shù)量對(duì)亞微米顆粒 6N 銅按照路線 D 經(jīng)過(guò) 6 次等 徑角擠壓后的溫度靜態(tài)再結(jié)晶巨大的影響 可以得到一個(gè)近乎對(duì)數(shù)的曲線 特別是銀 錫 鈦影響如此大以致有添加微量的元素有足夠的水平產(chǎn)生穩(wěn)定濺射的亞微米顆粒的結(jié)構(gòu) 三 在含有足夠數(shù)量的微量元素或合金的純 Al 和 Cu 的的組成部分 在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中亞 微晶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定濺射是我們追求的靶材 例如一個(gè) Al0 5Cu 合金亞微米晶結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)等徑角擠 壓處理 如圖 7 所示 36 37 透射電子顯微鏡 TEM 展示了一個(gè)均勻等軸尺寸 0 3 0 5 微米的微米晶粒 圖 7 這對(duì)當(dāng)于常規(guī)過(guò)程 100 個(gè)因素的比較 存在著非常細(xì) 的分散 小于 50 納米 的第二階段物質(zhì) 3 2 濺射性能 等徑角擠壓結(jié)果展示了濺射性能優(yōu)越 具體細(xì)節(jié)參考文獻(xiàn) 36 37 其中包括 一 減少電弧 二 低水平的粒子和晶圓上缺陷 三 改進(jìn)薄膜厚度均勻性和薄 膜的統(tǒng)一性 四 由于存在較好束直的亞微米顆粒的結(jié)構(gòu)進(jìn)而進(jìn)一步提高了覆蓋 3 3 力學(xué)性能和指標(biāo)的設(shè)計(jì) 圖8顯示數(shù)據(jù)是6N銅 含有微量元素的6N Cu 6N Cu 5N5 Al0 5Cu 和 4N5 Ni在室溫 下經(jīng)過(guò)等徑角擠壓處理后的屈服強(qiáng)度 YS 和極限抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度 UTS 經(jīng)過(guò)等徑角擠壓 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 10 處理后的屈服強(qiáng)度 YS 和極限抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度 UTS 要比常規(guī)處理分別高4至10倍和2至3 倍 這種效果在屈服強(qiáng)度上最顯著 屈服強(qiáng)度是材料應(yīng)用的一個(gè)重要指標(biāo) 因?yàn)樗硎境?受永久塑性變形的能力 并可能使工件在濺射靶時(shí)發(fā)生彎曲 由圖8可知在6NCu這一組 經(jīng)過(guò)等徑角擠壓后微量元素有一個(gè)明顯的強(qiáng)化效果 拉伸伸長(zhǎng)率仍然很高 較亞微晶 Al0 5Cu高出20 較亞微晶6N銅高出35 40 高強(qiáng)度的純亞微米晶材料允許使用單片 設(shè)計(jì) 整個(gè)靶材作為一個(gè)單塊 圖9 較常規(guī)工藝的指標(biāo)而言這是一個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì) 其中經(jīng)過(guò)靶材材料粘結(jié)或焊接到底板材料制成類似Al 6061 或 CuCr這樣高強(qiáng)度材料 單 片設(shè)計(jì)主要優(yōu)點(diǎn)如下 相比擴(kuò)散粘結(jié)的設(shè)計(jì)靶材壽命增加了 50 因?yàn)闉R射不再局限于擴(kuò)散結(jié)合線 36 37 直接結(jié)果就是增加吞吐量 一些經(jīng)過(guò)處理的晶圓每個(gè)指標(biāo) 其他組成部分的壽命和減 少停機(jī)時(shí)間 通過(guò)降低成本 多而高風(fēng)險(xiǎn)的擴(kuò)散焊作業(yè)來(lái)簡(jiǎn)化制造過(guò)程 歸因于等徑角擠壓可以獲得 如常規(guī)手段 滾動(dòng) 繪圖 一樣的高塑性變形的產(chǎn)品 等徑角擠壓 Al 和 Cu 靶材的最近 事態(tài)發(fā)展的是空心陰極磁控 HCM 的靶材 這些靶材成形需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的等徑角擠壓 工藝形成最終直徑約 393 7 毫米 高度 381 毫米和厚度 12 7 25 4 毫米的杯形狀 4 等徑角擠壓鋁合金在航空航天和運(yùn)輸上的應(yīng)用 隨著加入合金成分的增加 二次相 無(wú)論可溶性或不溶性 得數(shù)量也隨之增加 因此 便產(chǎn)生了兩個(gè)其他可能提高強(qiáng)度的機(jī)制 固熔案和沉淀硬化 等徑角擠壓熱處理對(duì)組織 和性能額影響變得更加多樣化和更難以預(yù)測(cè) 對(duì)于非熱處理合金晶粒細(xì)化在等徑角擠壓仍 然是提高強(qiáng)度的主要機(jī)制 2 12 對(duì)可熱處理合金而言會(huì)產(chǎn)生更有趣的實(shí)例 對(duì)于一 個(gè)中等水平的合金 沉淀硬化同晶粒細(xì)化一樣有效 目標(biāo)就是優(yōu)化處理來(lái)結(jié)合這兩種效果 13 20 24 下文所述的一個(gè)例子是等徑角擠壓鋁 2618 合金 主要用于航空及運(yùn)輸行 業(yè)的渦輪增壓器組件 對(duì)重合金化而言 通過(guò)等徑角擠壓細(xì)化組織來(lái)提高材料強(qiáng)度相對(duì)于 其他硬化機(jī)制是次要的 然而 經(jīng)過(guò)等徑角擠壓處理的噴霧鑄鋁合金的起落架組成部分的 韌性可以大大提高 25 29 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 11 4 1 等徑角擠壓鋁 2618 的渦輪增壓器組件 4 1 1 加工 在進(jìn)行等徑角擠壓前將物質(zhì)狀態(tài)分三組進(jìn)行了研究 一 在 529 固溶 24 h 后 立即用水淬火使所有溶解相溶解 二 在 526 固溶 20 小時(shí)之后 經(jīng)沸水淬火然后在 200 時(shí) 空冷 20 小時(shí) 這個(gè)擴(kuò)建條件提供了一個(gè)平衡固溶矩陣與 0 05 0 1 米 CuMgAl2 沉淀和 HB 硬度為 115 三 在 529 固溶 24 小時(shí)之后 水淬和在 385 空氣中過(guò)度時(shí)效 4 小時(shí)產(chǎn)生 大量沉淀物 降低強(qiáng)度和 HB 硬度為 47 5 在這組中 進(jìn)行等徑角擠壓加強(qiáng)效果的評(píng)估 在所有情況下 按照如第 3 節(jié) 中所描述的 D 類工藝 旋轉(zhuǎn) 90 模具溫度在 150 至 200 范圍內(nèi)分別進(jìn)行一 二 四及六次等徑角擠壓 同時(shí)對(duì)后等徑角擠壓的等時(shí)退火也進(jìn)行 了研究 4 1 2 拉伸性能 表 1 顯示了等徑角擠壓對(duì)硬度 屈服強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的影響 主要成果 單獨(dú)進(jìn)行等徑角擠壓的晶粒細(xì)化 案例三 有效的增加強(qiáng)度比超峰時(shí)效約少 25 但 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 12 是 硬度 屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度仍分別高于氧條件約 2 4 和 2 倍 與傳統(tǒng)的 T6 條件相比 經(jīng)過(guò)超峰時(shí)效的等徑角擠壓樣本 案例二 造成只是稍微提高 了拉伸性能 圖 實(shí)驗(yàn)組 1 屈服得到明顯改善 經(jīng)過(guò)第一遍工藝 相比 T6 條件屈服強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 和伸長(zhǎng)率分別提高了 40 25 和 30 經(jīng)過(guò)兩次工藝加工后 屈服強(qiáng)度和抗拉 強(qiáng)度在類似的延性方面又分別增加了是 50 和 35 經(jīng)過(guò)四道工藝 強(qiáng)度增加較工藝 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 13 次數(shù)少的時(shí)候少 與 T6 狀態(tài)相比約減少了 10 長(zhǎng)期進(jìn)行低于超峰時(shí)效溫度退火進(jìn)一步提高強(qiáng)度和略有改善延性 在第一次工藝后實(shí)驗(yàn) 參數(shù)為退火溫度 150 10 h 列于表 1 4 1 3 微結(jié)構(gòu)和強(qiáng)化機(jī)制 圖 10 顯示的是經(jīng)過(guò)第一和第四次工藝后的 TEM 顯微圖像 在第一次工藝后 結(jié)構(gòu)由 復(fù)雜脫位配置 圖 10b 和 0 1 0 3 微米二次晶粒組成 圖 10a 極精細(xì)得約 1 微米 的 G P 區(qū) 圖 10b 或者呈一致的球形或著部分連貫 時(shí)刻存在于整個(gè)樣本中 經(jīng)過(guò)四 年道工序后 基體之間的界限變得模糊 平均晶粒尺寸為 0 1 微米如圖 10C 所示 其附 近存在大量不溶性的沉淀物 位錯(cuò)常常存在于邊界處 以少量位錯(cuò)群的形式存在 同時(shí)可 以看到尺寸較大的連貫的 G P 區(qū) 對(duì)實(shí)驗(yàn)組 2 3 而言 G P 區(qū)消失了 取而代之的是粗 沉淀 實(shí)驗(yàn)組 2 小于 0 25 微米和實(shí)驗(yàn)組 3 超過(guò) 5 微米 實(shí)驗(yàn)組 1 的加固現(xiàn)象可以有以 下兩方面解釋 20 24 一 通過(guò)增加位錯(cuò) 晶?；蜻吔绲那袘?yīng)力來(lái)使其移動(dòng) 二 高密度的 G P 區(qū)在熱等徑角擠壓的動(dòng)態(tài)和在彼此等徑角擠壓過(guò)程預(yù)熱的靜態(tài) 這 種占主導(dǎo)地位的機(jī)制是相互作用的高度密集的 G P 區(qū)和位錯(cuò)或細(xì)胞間的最佳組合 這種最 佳機(jī)制強(qiáng)于僅用等徑角擠壓來(lái)細(xì)化晶粒 實(shí)驗(yàn)組 3 單獨(dú)使用常規(guī)工藝細(xì)化晶粒 T6 和等徑角擠壓后沉淀硬化 實(shí)驗(yàn)組 2 對(duì)于低工藝次數(shù)而言這是最有效的方法 而高次 數(shù)的工藝 重排和恢復(fù)的位錯(cuò) 增大 P 區(qū)和沉淀物受剪切力能有助于減少加強(qiáng)效果 4 1 4 疲勞性能 渦輪增壓器組件的關(guān)鍵要求是其疲勞性能 因?yàn)槠涑掷m(xù)工作在壓力 流量和速度都 大的環(huán)境下 同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的排量有嚴(yán)格的控制 還有就是要考慮到經(jīng)濟(jì)因素 在高周疲勞 下 根據(jù) TMP 的條件 對(duì)鋁 2618 合金試樣進(jìn)行了 CAE 處理 在控制軸向載荷 溫度在 25 到 150 之間 應(yīng)力比 R 0 和 R 1 頻率 59Hz 以及正弦波形的條件下進(jìn)行了測(cè)試 通過(guò) 對(duì)鑄造 354 C355 的標(biāo)準(zhǔn)鋁合金渦輪增壓器和鍛壓 2618T6 鋁合金渦輪增壓器進(jìn)行比較 據(jù) Sines 當(dāng)量應(yīng)力 44 提出的論證的多軸高疲勞效應(yīng) 做了進(jìn)一步的分析 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明對(duì) 于兩個(gè)壓力比值 抗疲勞性能都有了明顯的提高 圖 11 給出了在 R 0 時(shí)的數(shù)據(jù)比較 在 10 到 80 周次時(shí) 疲勞壽命的增加主要取決于 Sines 壓力水平 原始數(shù)據(jù)顯示 其最多 可提高 230 倍 有趣的是 在如今應(yīng)用最為廣泛的 140 200MPa 水平的 Sines 當(dāng)量應(yīng)力中 鋁 2618 合金的 ECAE 應(yīng)用情況可類似的應(yīng)用于鈦合金鑄造中 4 2ECAE 應(yīng)用于重鋁合金壓鑄的飛機(jī)起落架部件 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 14 4 2 1 實(shí)驗(yàn) 起始原料是壓鑄合金組成為 6 7 的鋅 3 的鎳 3 的錳 2 6 的鎂 0 7 的銅等元素的 Al7xxx 合金 該合金已應(yīng)用于常規(guī)飛機(jī)的起落架部分 但是它的 韌性和拉伸強(qiáng)度還不符合規(guī)范 鑄造后 ECAE 直接采用了在 275 時(shí)線路 D 的一 四 八 及十六步進(jìn)行操作 在 ECAE 之后 485 固溶一小時(shí) 溫水中淬火 并且是在 T7 條件下 進(jìn)行這些操作 其顯微結(jié)構(gòu)用掃描電鏡 SEM 和光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察 而固溶物的尺寸 則由掃描電鏡和破壞性液體粒子計(jì)數(shù) LPC 來(lái)測(cè)定 用光滑試樣和缺口試樣來(lái)同時(shí)評(píng)價(jià) 其 YS UTS 韌性及 NYR 4 2 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 原始鑄態(tài)組織主要有兩種大型沉淀的類型 它們有 5 60 的稀缺圓形氧化物以及 0 5 20 的伴有鋅 錳和鎂的鎳富集階段 它們形成了一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 如圖 12a 示 同時(shí)存在著 0 1 0 2 的非常細(xì)的彌散物 Fig 12 Optical microscopy of second phase precipitates in a spray cast Al 7xxx modified alloy in the a as cast condition b after one ECAE pass and c aftereight ECAE passes 圖 12b 和 c 給出了由 ECAE 作為數(shù)字功能時(shí) 固溶物所起到的作用 表 2 顯示了相應(yīng)固 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 15 溶形態(tài)的其中之一 即四個(gè)和八個(gè)的過(guò)程 在第一個(gè)步驟之后會(huì)看到斷裂和拉伸的出現(xiàn) 在四和八過(guò)程之后 大于 10 和 3 m 的固溶物中有個(gè)別的未檢出 但是相對(duì)比例最小的 固溶物卻逐漸增多 也許 固溶強(qiáng)化機(jī)制是在斷裂和沿成功剪切面和在 ECAE 通過(guò)路線 D 激活的方向上 斷裂和連續(xù)均一不斷的完善了固溶強(qiáng)化機(jī)制 表 3 總結(jié)了對(duì)于鑄態(tài)組織條 件下以及經(jīng)過(guò)在 T7 條件下 ECAE 的八和十六步驟后固溶強(qiáng)化機(jī)制的可測(cè)量性 切口屈服率 相對(duì)于初始態(tài)提高了 這是因?yàn)樵诎撕褪襟E后 1 8 和 2 45 的因素 這種效應(yīng)伴隨著 小但是總深長(zhǎng)率卻不斷增加的情況出現(xiàn) 除原因尚不明確的 16 路徑硬度減少 5 之外 其 強(qiáng)度和硬度基本保持穩(wěn)定 ECAE 應(yīng)變的較高水平帶來(lái)的高積蓄能量是可能會(huì)導(dǎo)致固溶動(dòng) 力和沉淀速度的增加的 提高韌性時(shí)占主導(dǎo)地位的機(jī)制是晶粒細(xì)化以及特殊非可溶性第二 相和氧化物的初始微裂變致使得均一化 這種效應(yīng)可能會(huì)得到更強(qiáng)大的合金及高合金濃度 總體而言 本研究及其他研究 25 30 表明 ECAE 在晶粒細(xì)化機(jī)制之外會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的性能 TEM 的運(yùn)用可以更好的了解這些現(xiàn)象 5 結(jié) 論 1 ECAE 平錯(cuò)齒飾的按比例放大已在大量的鋁 銅以及鈦的合金中得到了應(yīng)用 重 量的處理明顯高與參考文獻(xiàn)中所寫(xiě)到的 到目前為止 在采用基于過(guò)程理論了解的機(jī)理時(shí) 由簡(jiǎn)單剪切而形成的晶粒細(xì)化機(jī)制被驗(yàn)證是可操作并且是最為理想的 2 ECAE 的商業(yè)化已被應(yīng)用 并且通過(guò)亞微晶和少量微晶這兩種不同尺寸類型的微 晶開(kāi)發(fā)了新型的鋁銅合金的濺射靶材 有人認(rèn)為 在對(duì)提高諸如高純度 摻雜 低合金鋼 或不耐熱合金鋼的力學(xué)性能時(shí)具有明顯優(yōu)勢(shì) 其原因是晶粒細(xì)化機(jī)制是其唯一強(qiáng)化機(jī)制 3 隨著合金成分?jǐn)?shù)量的增加 由于激烈變形和熱處理的相互作用 新機(jī)理和結(jié)構(gòu)的 出現(xiàn)是有可能的 然后才能把各種強(qiáng)化機(jī)理加以合并 并且 或者 提高其疲勞或韌性這 樣的具體的屬性 這樣有利機(jī)制除細(xì)化晶粒外 還有提純 沉淀階段的勻質(zhì)處理以及第二 相變 謝 詞 作者祝 C C Kouch 博士 70 歲生日快樂(lè) 我們感謝他的原因是他是材料科學(xué)和工程 A 的作者之一 同時(shí)感謝 M Payton 和 B Willett 的協(xié)助 以及 D Mathur 和 B Daniels 的 大力支持 還有 S Chadda 的高度贊賞 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)及譯文 16 參考文獻(xiàn) 1 C C Koch Rev Adv Mater Sci 5 2003 91 99 2 R Z Valiev R K Islamgaliev I V Alexandrov Prog Mater Sci 45 2000 103 3 V M Segal V I Reznikov A E Drobyshevky V I Kopylov Russ 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