1摩擦对ECAP的影响

摩擦对ECAP过程的变形区分布、变形均匀性、挤压力都有影响。摩擦会降低坯料与模具接触界面的金属流速,使得坯料表面的变形没有坯料内部大,造成变形不均匀[2]。赵亚培使用上限法和滑移线发法,证明了挤压力与摩擦系数近似成正比关系,并通过这两种方法,分别求解得到摩擦力占挤压力的比例为89。7%和90。7%,说明摩擦力是挤压力的重要部分[3]。赵鸿金等人通过上限法推导出当模具内角φ=90°,模具外角 ψ=37°时挤压力与摩擦系数的关系为:87804

 P=181。6m+10。01   (1。1)

式中P为挤压力,m为摩擦系数。说明了润滑条件对挤压力影响巨大,接触面粗糙时(m=1)的挤压力是接触面光滑时(m=0)的19倍[4]。 

2温度对ECAP的影响

温度会对ECAP过程中坯料晶粒的细化和硬度产生影响。主要是由于温度在金属的回复再结晶过程中起重要作用。对于大部分弹性模量较小的金属,其在塑性变形中如果温度越高,原子具有的内能越高,原子热运动更剧烈,变形后处于不稳定的高自由能状态的金属向变形前低能状态回复的趋势越大,位错湮灭速度快,从而不利于大角度晶界的形成[5]。

Yamashita等人在不同温度下对纯铝和两种铝合金材料进行了ECAP,发现挤压温度越高,挤压后的坯料的晶粒尺寸越大,而其大角度晶界减小,屈服应力逐渐降低[6]。Shin等人分别在四种不同温度的条件下对低碳钢进行 ECAP 挤压,也发现晶粒的尺寸随着挤压温度的升高而增大,这是由于温度越高,再回复过程更快[7]。

袁士翀等人研究了Ti-1023合金经ECAP工艺加工后其显微硬度的变化,发现其随挤压温度的升高先升高再降低,在780℃时出现最大值[8]。而Ko等人通过实验研究500℃、600℃、700℃下Ti–6Al–4V合金的ECAP过程,发现500℃下挤压,坯料会发生开裂,而后两者表面光滑,得出温度升高会使材料软化的结论[9]。周国华等人通过研究挤压温度对等径角挤压碳纳米管增强AZ31镁基复合材料显微组织的影响,结果发现温度越低,经历细化效果越好,但越容易出现开裂[10]。

3内角角度和外角角度的影响

模具角度对ECAP过程中的应变有很大影响。Iwahashi等人关于总应变量与模具角度的关系的研究成果[11]: ,在ECAP相关领域得到广泛应用。等式中,N为挤压道次,φ和ψ分别为内角和外角角度 。Nakashima等人分别采用内角为 90°、112。5°、135°、157。5°的模具对纯铝进行了研究,结果表明内角为90°的模具多道次挤压后累积应变最大[12]。胡红军等人分别研究了AZ31镁合金在外角0°和不是0°,内角90°和120°的模具下ECAP过程,实验证明,90°的模具产生的累积应变更大,动态再结晶分数更高,但不均匀指数也更大,而外角不是0°的模具,能有效提高挤压后坯料的均匀性, 因为位于两条通道的连接点处的圆角,会使得处理的材料具有更高的流动软化率[13]。

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