新型等徑角擠壓工藝下的5052鋁合金變形行為的有限元模擬

董蔚霞，王曉溪，夏華明，朱珍

（徐州工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，江蘇徐州 221018）

隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和加工工藝的日趨完善，塊體超細(xì)晶材料因其具有優(yōu)良的力學(xué)性能和物理性能，特別是在不斷更新?lián)Q代的電子產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，備受材料界的重視，成為當(dāng)前材料學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一［1—3］。在眾多制備塊體超細(xì)晶材料的工藝方法中，大塑性變形工藝因其能夠制備出大塊、致密材料且無(wú)污染、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為是最行之有效的方法［4］。等徑角擠壓（Equal channel angular pressing，ECAP）是一種典型的大塑性變形工藝，它在不改變坯料的橫截面積和截面形狀的前提下［5］，使得坯料在轉(zhuǎn)角處受到劇烈的純剪切變形，從而使晶粒得到細(xì)化。然而，該工藝通常需要多道次重復(fù)擠壓才能獲得更大的累積應(yīng)變量，進(jìn)而使位錯(cuò)重排以得到超細(xì)晶組織［6—7］，如此反復(fù)投放、提取坯料，不僅導(dǎo)致擠壓效率低下、增加成本、不利于工業(yè)上的大批量生產(chǎn)模式，而且使材料的有效利用長(zhǎng)度大大降低。

為了彌補(bǔ)ECAP工藝上的不足，文中在傳統(tǒng)ECAP工藝的基礎(chǔ)上，提出了一種更為有效、細(xì)晶能力更強(qiáng)、材料有效利用長(zhǎng)度更大的新型大塑性復(fù)合變形技術(shù)，即正擠壓-等徑角擠壓工藝（Forward extrusion-equal channel angular pressing，F(xiàn)E-ECAP），并借助于大型商業(yè)模擬分析軟件DEFORM-3D，對(duì)5052鋁合金在室溫條件下的變形行為進(jìn)行模擬分析，獲得了擠壓變形過程中擠壓載荷、等效應(yīng)變、金屬流動(dòng)速度等場(chǎng)量的分布規(guī)律。以上這些研究將對(duì)發(fā)展新型復(fù)合大塑性變形技術(shù)、優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)以及高效率制備塊體超細(xì)晶材料具有重要的指導(dǎo)意義。……