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本科畢業(yè)設(shè)計 外文文獻及譯文 文獻 資料題目 Scale up and application of equal channel angular extrusion for the electronics and aerospace industries 文獻 資料來源 材料科學(xué)與工程雜志 文獻 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 成型 054 姓 名 李瑜 學(xué) 號 2005101265 指導(dǎo)教師 任國成 翻譯日期 2009 6 15 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文 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 促進等通道轉(zhuǎn)角擠壓發(fā)展以及在實驗室的探索階段取得進展 等徑角擠壓在這兩個領(lǐng) 域是至關(guān)重要的 一 模具設(shè)計 處理設(shè)計和規(guī)模擴大 工具 加工設(shè)計與推廣 二 發(fā)展新亞微米晶產(chǎn)品 這兩個目標在霍尼韋爾公司得到了實現(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 在實際中的應(yīng)用 毛坯尺寸 明 顯多于那些文獻報道 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 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制之間的相互 作用可達到最佳的性能 2007 年埃爾塞維爾 B 訴保留所有權(quán)利 1 導(dǎo)言 過去 10 年 劇烈塑性變形 SPD 技術(shù)已成為熱切研究的焦點 因為他們可以用尺寸 在 50 到 500 納米之間亞微米晶粒研究生產(chǎn)金屬材料 一個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 它可以通過簡單的剪切引起的劇 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)步進展 然而 盡管有豐富的文獻資料 但在工程和商業(yè)化方面的問題直到最近才討論 且很少有 實際應(yīng)用的報道 絕大多數(shù)研究者繼續(xù)使用小長圓筒形或方形坯料 已經(jīng)有一些擴大規(guī) 模的鋼坯的嘗試 但還沒有成功的商業(yè)化的報告 本文綜述了 霍尼韋爾公司在模具設(shè)計 推廣和商業(yè)化等徑角擠壓平板鋼坯進行獲得 的成果 選定的例子表明 該技術(shù)可以以一個或多個下列方式進入市場 一 提供全 面降低成本以針對標準制造或設(shè)計 二 提供優(yōu)異的產(chǎn)品性能 三 答復(fù)一個未得到滿 足的需求 第一個涉及等徑角擠壓產(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元件濺射靶材 另外兩個例子是關(guān)于中等和重合金鋁材料 在航空航天和運輸領(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非常低的水平 如濺射靶材 到一個更高的水 如在商 業(yè)合金為航空航天 有人認為 新的機制和隨著新的塑性變形之間的相互作用和形變熱 處理時的相變使合金水平的提高 更多合金應(yīng)用機會將出現(xiàn) 2 規(guī)模和工藝設(shè)計 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文 3 霍尼韋爾公司的重點是 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 38 在這種情況下 圖 1 一個典型的坯料形狀的特點是厚度為 a 寬度為 b 和長 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行多道次處理 在 90 之間輪換通過 加工特性之一是等徑角擠壓平板和長期鋼坯相似 不過 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 鑒于長期的產(chǎn)品 它 是平行的擠壓軸 在規(guī)模增長方面 有兩個因素在起作用 i 模具設(shè)計 及 ii 優(yōu)化等徑角擠壓變形模式 2 1 模具設(shè)計 從生產(chǎn)角度看 主要的驅(qū)動程序工具設(shè)計包括安全 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 最大的問題是沖床潛在的斷裂 屈曲 對于給定的 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 對于該工具本身 最大的沖床壓力 p1 和通道壁的 n 行動結(jié)束時的入口通道 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 減少兩個通道的摩擦 有兩個相應(yīng)的策略 選擇有效的潤滑劑和使通道壁可動 這是利用 單位平板等徑角擠壓鋼坯相對長期的鋼坯的一個明顯優(yōu)勢 從設(shè)備和設(shè)計是可移動的墻壁 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文 4 通道沿線 theentrance 不需要平板產(chǎn)品 這是因為平板產(chǎn)品中 a b 而長期產(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 可近似化簡為 建議在平板和條狀的產(chǎn)品中增加一個可移動底部出口通道 因為底部是潤滑油原子的 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 問題 特別是對長條圓柱形坯料 在平板鋼坯中 在可移動的墻底部退出渠道安裝的額外 液壓缸提供了一個有效和簡單的解決辦法 2 2 優(yōu)化等徑角擠壓 有兩個層次的單一優(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 有兩個臨界參數(shù)改變幾何渠道 兩個通道之間的夾角 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)計外文文獻及譯文 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 簡單剪切是重新分配沿著三個不同的方向 而且即使是無摩擦的條件和尖角彎道 2 90 時死金屬區(qū)存在于通道的角落 因此 工具角 2 90 時 急轉(zhuǎn)彎道和附近摩 擦條件是實現(xiàn)沿 2 一個方向簡單有效剪切的最佳的條件 最重要的問題是同時采取行 動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 滑移線分 析表明扇形角度可以減小 由于先進的模具設(shè)計和潤滑油條件 霍尼韋爾模具運作良好 2 2 2 多道處理 多道處理的兩個主要參數(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 定義的四個基本路線 A B 或 BA C 和 D 或 BC 仍 然是類似的長條鋼坯除如前所述的旋轉(zhuǎn)軸 2 3 規(guī)模擴大的努力 基于上述考慮 霍尼韋爾公司開始了擴大等徑角擠壓規(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 見圖 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)計外文文獻及譯文 6 等徑角擠壓方坯是三十二點七公斤的 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)于企圖擴大等 徑角擠壓過程沒有任何對銅的報告 重要的是 等徑角擠壓對微觀結(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)域得到驗證并將在第 2 部分介紹 在作者看來 實際生產(chǎn)經(jīng) 驗表明 等徑角擠壓是可擴展的并將開創(chuàng)它的工業(yè)化新時代 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化是有效地增強強度 并保持良好的塑 性 霍爾佩奇硬化 唯一可用機制 而其他硬化機制都是無效的 析出和硬化處理 或有 損于延性 脫位硬化 對特定材料和晶體結(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 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)取決于開始的晶粒尺寸 二 加強結(jié)構(gòu)均勻性 三 紋理的 控制是通過一些通行證 路線和后處理熱處理來實現(xiàn)的 39 四 在等徑角擠壓之 前通過固溶處理來消除大型階段和沉淀 晶粒尺寸 均勻性和缺乏大型粒子對濺射性能力 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)計外文文獻及譯文 7 一 對低熔點高純度材料而言 亞微米晶結(jié)構(gòu)通常沒有穩(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 這對等徑角擠壓的應(yīng)用而言是一個非常有趣的領(lǐng)域 由于把重點放在亞微 晶材料 因此很少在文獻中強調(diào) 另一個例子 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)過等徑角擠壓靜態(tài)再結(jié)晶 225 1 小時 后 與普通處理典型的 50 米晶粒尺寸的對比 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 而而標準處理 則是 200 300 微米 在這情況下 經(jīng)過等徑角擠壓直接觀察室溫下的完全動態(tài)再結(jié)晶 正 如文獻 41 42 所述 不僅是應(yīng)變的積累 而且簡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)力水平下對結(jié)構(gòu)的改良來說簡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)有一個突出特點即熱穩(wěn)定性增強 起作用的因素可能是 各向同性的形態(tài) 孿晶晶界的低流動性 結(jié)構(gòu)均勻性及附近紋理的隨機性 見圖 3 圖 5 經(jīng)過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 隨退火時間變化的比較 例如 對于等徑角擠壓 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 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文 8 后晶粒只是稍微長大至 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)過標 準工藝處理 85 滾動 后在經(jīng)過 225 1 h 和 300 退火 1 小時后 分別晶 粒尺寸由 35 升至 65 米 二 對高純度鋁 銅而言 添加微量元素 這里定義為元素含量最多為百萬分之 2000 是一個進一步完善等徑角擠壓晶粒尺寸和 或通過提高晶粒度和亞顯微結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn) 定性同時來提高等徑角擠壓 溫度極為有效的技術(shù) 一個顯著的例子是 5N5 鋁摻雜百萬分 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文 9 之 20 30 硅含量 超細顆粒的大小由 60 微米減少至 25 微米 遠遠小于類似的應(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)量對亞微米顆粒 6N 銅按照路線 D 經(jīng)過 6 次等 徑角擠壓后的溫度靜態(tài)再結(jié)晶巨大的影響 可以得到一個近乎對數(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 Al0 5Cu 合金亞微米晶結(jié)構(gòu)經(jīng)過等徑角擠 壓處理 如圖 7 所示 36 37 透射電子顯微鏡 TEM 展示了一個均勻等軸尺寸 0 3 0 5 微米的微米晶粒 圖 7 這對當(dāng)于常規(guī)過程 100 個因素的比較 存在著非常細 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 具體細節(jié)參考文獻 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)進而進一步提高了覆蓋 3 3 力學(xué)性能和指標的設(shè)計 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)過等徑角擠壓處理后的屈服強度 YS 和極限抗拉強度強度 UTS 經(jīng)過等徑角擠壓 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文 10 處理后的屈服強度 YS 和極限抗拉強度強度 UTS 要比常規(guī)處理分別高4至10倍和2至3 倍 這種效果在屈服強度上最顯著 屈服強度是材料應(yīng)用的一個重要指標 因為它表示承 受永久塑性變形的能力 并可能使工件在濺射靶時發(fā)生彎曲 由圖8可知在6NCu這一組 經(jīng)過等徑角擠壓后微量元素有一個明顯的強化效果 拉伸伸長率仍然很高 較亞微晶 Al0 5Cu高出20 較亞微晶6N銅高出35 40 高強度的純亞微米晶材料允許使用單片 設(shè)計 整個靶材作為一個單塊 圖9 較常規(guī)工藝的指標而言這是一個獨特的設(shè)計 其中經(jīng)過靶材材料粘結(jié)或焊接到底板材料制成類似Al 6061 或 CuCr這樣高強度材料 單 片設(shè)計主要優(yōu)點如下 相比擴散粘結(jié)的設(shè)計靶材壽命增加了 50 因為濺射不再局限于擴散結(jié)合線 36 37 直接結(jié)果就是增加吞吐量 一些經(jīng)過處理的晶圓每個指標 其他組成部分的壽命和減 少停機時間 通過降低成本 多而高風(fēng)險的擴散焊作業(yè)來簡化制造過程 歸因于等徑角擠壓可以獲得 如常規(guī)手段 滾動 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輸上的應(yīng)用 隨著加入合金成分的增加 二次相 無論可溶性或不溶性 得數(shù)量也隨之增加 因此 便產(chǎn)生了兩個其他可能提高強度的機制 固熔案和沉淀硬化 等徑角擠壓熱處理對組織 和性能額影響變得更加多樣化和更難以預(yù)測 對于非熱處理合金晶粒細化在等徑角擠壓仍 然是提高強度的主要機制 2 12 對可熱處理合金而言會產(chǎn)生更有趣的實例 對于一 個中等水平的合金 沉淀硬化同晶粒細化一樣有效 目標就是優(yōu)化處理來結(jié)合這兩種效果 13 20 24 下文所述的一個例子是等徑角擠壓鋁 2618 合金 主要用于航空及運輸行 業(yè)的渦輪增壓器組件 對重合金化而言 通過等徑角擠壓細化組織來提高材料強度相對于 其他硬化機制是次要的 然而 經(jīng)過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)計外文文獻及譯文 11 4 1 等徑角擠壓鋁 2618 的渦輪增壓器組件 4 1 1 加工 在進行等徑角擠壓前將物質(zhì)狀態(tài)分三組進行了研究 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 小時之后 經(jīng)沸水淬火然后在 200 時 空冷 20 小時 這個擴建條件提供了一個平衡固溶矩陣與 0 05 0 1 米 CuMgAl2 沉淀和 HB 硬度為 115 三 在 529 固溶 24 小時之后 水淬和在 385 空氣中過度時效 4 小時產(chǎn)生 大量沉淀物 降低強度和 HB 硬度為 47 5 在這組中 進行等徑角擠壓加強效果的評估 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)分別進行一 二 四及六次等徑角擠壓 同時對后等徑角擠壓的等時退火也進行 了研究 4 1 2 拉伸性能 表 1 顯示了等徑角擠壓對硬度 屈服強度 抗拉強度和伸長率的影響 主要成果 單獨進行等徑角擠壓的晶粒細化 案例三 有效的增加強度比超峰時效約少 25 但 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文 12 是 硬度 屈服強度和抗拉強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)過超峰時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 實驗組 1 屈服得到明顯改善 經(jīng)過第一遍工藝 相比 T6 條件屈服強度 抗拉強度 和伸長率分別提高了 40 25 和 30 經(jīng)過兩次工藝加工后 屈服強度和抗拉 強度在類似的延性方面又分別增加了是 50 和 35 經(jīng)過四道工藝 強度增加較工藝 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文 13 次數(shù)少的時候少 與 T6 狀態(tài)相比約減少了 10 長期進行低于超峰時效溫度退火進一步提高強度和略有改善延性 在第一次工藝后實驗 參數(shù)為退火溫度 150 10 h 列于表 1 4 1 3 微結(jié)構(gòu)和強化機制 圖 10 顯示的是經(jīng)過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 時刻存在于整個樣本中 經(jīng)過四 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 位錯常常存在于邊界處 以少量位錯群的形式存在 同時可 以看到尺寸較大的連貫的 G P 區(qū) 對實驗組 2 3 而言 G P 區(qū)消失了 取而代之的是粗 沉淀 實驗組 2 小于 0 25 微米和實驗組 3 超過 5 微米 實驗組 1 的加固現(xiàn)象可以有以 下兩方面解釋 20 24 一 通過增加位錯 晶粒或邊界的切應(yīng)力來使其移動 二 高密度的 G P 區(qū)在熱等徑角擠壓的動態(tài)和在彼此等徑角擠壓過程預(yù)熱的靜態(tài) 這 種占主導(dǎo)地位的機制是相互作用的高度密集的 G P 區(qū)和位錯或細胞間的最佳組合 這種最 佳機制強于僅用等徑角擠壓來細化晶粒 實驗組 3 單獨使用常規(guī)工藝細化晶粒 T6 和等徑角擠壓后沉淀硬化 實驗組 2 對于低工藝次數(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 增大 P 區(qū)和沉淀物受剪切力能有助于減少加強效果 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 因為其持續(xù)工作在壓力 流量和速度都 大的環(huán)境下 同時發(fā)動機的排量有嚴格的控制 還有就是要考慮到經(jīng)濟因素 在高周疲勞 下 根據(jù) TMP 的條件 對鋁 2618 合金試樣進行了 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行了測試 通過 對鑄造 354 C355 的標準鋁合金渦輪增壓器和鍛壓 2618T6 鋁合金渦輪增壓器進行比較 據(jù) Sines 當(dāng)量應(yīng)力 44 提出的論證的多軸高疲勞效應(yīng) 做了進一步的分析 實驗結(jié)果表明對 于兩個壓力比值 抗疲勞性能都有了明顯的提高 圖 11 給出了在 R 0 時的數(shù)據(jù)比較 在 10 到 80 周次時 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起落架部件 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文 14 4 2 1 實驗 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)飛機的起落架部分 但是它的 韌性和拉伸強度還不符合規(guī)范 鑄造后 ECAE 直接采用了在 275 時線路 D 的一 四 八 及十六步進行操作 在 ECAE 之后 485 固溶一小時 溫水中淬火 并且是在 T7 條件下 進行這些操作 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數(shù) LPC 來測定 用光滑試樣和缺口試樣來同時評價 其 YS UTS 韌性及 NYR 4 2 2 實驗結(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 它們形成了一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 如圖 12a 示 同時存在著 0 1 0 2 的非常細的彌散物 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 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)計外文文獻及譯文 15 溶形態(tài)的其中之一 即四個和八個的過程 在第一個步驟之后會看到斷裂和拉伸的出現(xiàn) 在四和八過程之后 大于 10 和 3 m 的固溶物中有個別的未檢出 但是相對比例最小的 固溶物卻逐漸增多 也許 固溶強化機制是在斷裂和沿成功剪切面和在 ECAE 通過路線 D 激活的方向上 斷裂和連續(xù)均一不斷的完善了固溶強化機制 表 3 總結(jié)了對于鑄態(tài)組織條 件下以及經(jīng)過在 T7 條件下 ECAE 的八和十六步驟后固溶強化機制的可測量性 切口屈服率 相對于初始態(tài)提高了 這是因為在八和十六步驟后 1 8 和 2 45 的因素 這種效應(yīng)伴隨著 小但是總深長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 強度和硬度基本保持穩(wěn)定 ECAE 應(yīng)變的較高水平帶來的高積蓄能量是可能會導(dǎo)致固溶動 力和沉淀速度的增加的 提高韌性時占主導(dǎo)地位的機制是晶粒細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)可能會得到更強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 在晶粒細化機制之外會產(chǎn)生獨特的性能 TEM 的運用可以更好的了解這些現(xiàn)象 5 結(jié) 論 1 ECAE 平錯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中所寫到的 到目前為止 在采用基于過程理論了解的機理時 由簡單剪切而形成的晶粒細化機制被驗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 并且通過亞微晶和少量微晶這兩種不同尺寸類型的微 晶開發(fā)了新型的鋁銅合金的濺射靶材 有人認為 在對提高諸如高純度 摻雜 低合金鋼 或不耐熱合金鋼的力學(xué)性能時具有明顯優(yōu)勢 其原因是晶粒細化機制是其唯一強化機制 3 隨著合金成分數(shù)量的增加 由于激烈變形和熱處理的相互作用 新機理和結(jié)構(gòu)的 出現(xiàn)是有可能的 然后才能把各種強化機理加以合并 并且 或者 提高其疲勞或韌性這 樣的具體的屬性 這樣有利機制除細化晶粒外 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 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)計外文文獻及譯文 16 參考文獻 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 Metall 1 1981 971 974 4 M Furukawa Z Horita M Nemoto R Z Valiev T G Langdon Acta Mater 44 1996 4619 4629 5 M V Markushev C C Bampton M Yu Murashkin D A Hardwick Mater Sci Eng A 234 236 1997 927 6 Y Iwahashi M Furukawa Z Horita M Nemoto T G Langdon Metall Mater Trans A 29 1998 2245 7 O V Mishin G Gottstein Phil Mag A 78 1998 373 388 8 J J Beyerlein R A Lebensohn C N Tom e Mater Sci Eng A 345 2003 122 138 9 S D Terhune D L Swisher K Oh Ishi Z Horita T G Langdon T R McNelley Metall Mater Trans A 33 2002 2173 2184 10 F J Humphreys P B Prangnell J R Bowen A Gholinia C Harris Phil Trans Roy Soc Lond Ser A 7 1999 1663 1680 11 V M Segal Mater Sci Eng A 197 1995 157 164 12 S Ferrasse V M Segal K T Hartwig R E Goforth Metall Mater Trans A 28 1997 1047 13 S Ferrasse V M Segal K T Hartwig R E Goforth J Mater Res 12 1997 1253 14 A Y Vinogradov V V Stolyarov S Hashimoto R Z Valiev Mater Sci Eng A 318 2001 163 173 15 S R Agnew J R Weertman Mater Sci Eng A 244 1998 45 153 16 S R Agnew A Y Vinogradov S Hashimoto J R Weertman J Electron Mater 28 1999 1038 1044 17 H W H oppel R Z Valiev Z Metallkd 93 2002 641 648 18 V M Segal V I Reznikov V I Kopylov D A Pavlik V F Malyshev Processy Plasticheskogo Structyroob Razovania Metallov Sci Eng Minsk 1994 in Russian 19 R Y Lapovok Mater Sci Forum 503 504 2006 37 44 20 R Y Lapovok C Loader F H Della Torre S L Semiatin Mater Sci Eng A 425 2006 36 46 21 A Goloborodko O Sitdikov R Kaibyshev H Miura T Sakai Mater Sci Eng A 381 2004 121 128 22 J K Kim H K Kim J W Park W J Kim Scripta Mater 53 2005 1207 1211 23 Y H Zhao X Z Liao Y T Zhu R Z Valiev Mater J Res 20 2005 288 291 24 Y H Zhao X Z Liao Z Jin R Z Valiev Y T Zhu Acta Mater 52 2004 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文 17 4589 4599 25 A Ma K Suzuki N Saito Y Nishida M Takagi I Shigematsu H Iwata Mater Sci Eng A 399 2005 181 189 26 A Ma K Suzuki Y Nishida N Saito I Shigematsu M Takagi H Iwata A Watazu T Imura Acta Mater 53 2005 211 220 27 Z G Zhang Y Watanabe I Kim Mater Sci Technol 21 2005 708 C Xu M Furukawa Z Horita T G Langdon Acta Mater 53 2005 749 758 28 I Sabirov O Kolednik R Z Valiev R Pippan Acta Mater 53 2005 4919 4930 29 Y Huang C Xu S Lee M Furukawa Z Horita T G Langdon Ultrafine Grained Materials II The Minerals Metals and Materials Society Warrendale PA 2002 p 173 Y T Zhu T G Langdon JOM 2004 56 58 30 V M Segal Mater Sci Eng A 386 2004 269 276 31 T C Lowe JOM April 2006 28 32 32 R Z Valiev V V Stolyarov H J Rack T C Lowe Adv Mater Process 2003 33 33 R Srinivasan P Chauduri Mater Sci Forum 426 432 2003 267 272 34 P K Chaudhury B Cherukini R Srinivasan Mater Sci Eng A 410 411 2005 316 318 35 R Srinivasan B Cherukini P K Chaudhury Mat Sci Forum 503 504 2006 67 272 36 S Ferrasse V N Segal F Alford S Strothers J Kardokus S Grabmeier J Evans in B S Altan Ed Severe Plastic Deformation Toward Bulk Production of Nanocrystalline Materials Nova Science Publisher New York USA 2006 pp 585 601 37 S Ferrasse F Alford S Grabmeier S Strothers J Evans B Daniels A Duvel R Zedlitz Semiconduct Manuf 4 2003 76 92 38 V M Segal US Patent 5 850 755 1998 39 S Ferrasse V M Segal S R Kalidindi F Alford Mater Sci Eng A 368 2004 40 M Furukawa Z Horita T G Langdon Mater Sci Eng A 332 2002 97 109 41 V M Segal Mater Sci Eng A 345 2003 36 46 42 V M Segal Mater Sci Eng A 338 2002 331 344 43 R Srinivasan Scripta Mater 44 2001 91 44 A Faterini R I Stephens H O Fuchs Metal Fatigue in 山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文 18 Engineering Wiley USA 2001 p 325