温挤压工艺对等径道挤压555铜合金重熔组织的影响(附件)【字数：13737】
摘 要摘 要等径道挤压(ECAP)技术是一种通过纯剪切变形来使晶粒细化的塑性变形加工方法。温挤压工艺是通过提高挤压温度改善材料塑性，降低材料变形抗力，能够解决材料塑性成形中的许多问题的工艺。应变诱导熔化激活(SIMA)法是通过预变形和重熔制备半固态坯料的方法。本文通过等径道挤压—重熔应变诱导熔化激活法制备半固态坯料。通过不同温挤压温度下的等径道挤压实验和重熔实验，分析不同温挤压温度对等径道挤压组织和等径道挤压重熔组织的影响。结果表明（1）温挤压温度从300℃提高至400℃时，5-5-5铜合金等径道组织变形越明显，5-5-5铜合金变形程度越大。（2）在相同温挤压温度和相同保温时间下，重熔温度从900℃提高至940℃时，5-5-5铜合金晶粒直径变小，组织均匀性变差，晶粒球化效果先变好再变差，在920℃时球化效果最好。（3）在相同温挤压温度和相同重熔温度下，保温时间从10min延长至30min时，5-5-5铜合金晶粒直径变大，球化效果越来越差。（4）在相同重熔温度的和相同保温时间下，温挤压温度从300℃提高至400℃时，5-5-5铜合金晶粒直径变小，球化效果越来越好。关键词等径道挤压；温挤压工艺；5-5-5铜合金；重熔组织
目 录
第一章 绪论 1
1.1 半固态加工 1
1.1.1 半固态加工简介 1
1.1.2半固态加工发展状况 1
1.1.3 SIMA法 1
1.1.4 SIMA法发展现状 2
1.2 等径道挤压 2
1.2.1 等径道工艺简介 2
1.2.2等径道挤压工艺特点 3
1.2.3 等径道挤压研究现状 4
1.3 温挤压工艺 7
1.3.1温挤压工艺简介 7
1.3.2 温挤压工艺特点 7
1.3.3温挤压工艺发展现状 8
1.3.4温挤压加工温度和模具预热 8
1.4 555铜合金 9
1.4.1 555铜合金简介 9
1.4.2 555铜合金的应用 9
1.5 本课题研究目的与研究内容 10
1.5.1 研究目的 10
1.5.2 研究内容 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
10
第二章 实验内容 11
2.1 实验材料与设备 11
2.1.1 实验材料 11
2.1.2 实验设备与仪器 11
2.2 实验内容 12
2.2.1 本课题实验路线 12
2.2.2 DSC曲线测定实验 12
2.2.3 等径道温挤压实验 13
2.2.4 重熔实验 15
2.2.5 金相分析试样制备 17
第三章 实验结果分析 19
3.1 差热分析实验 19
3.2 金相组织分析 20
3.2.1 铸态试样金相分析 20
3.2.2 等径道挤压试样金相分析 21
3.2.3 重熔实验金相分析 22
3.3 本章小结 27
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
第一章 绪论
1.1 半固态加工
1.1.1 半固态加工简介
在液态金属凝固的过程中，剧烈的搅拌振荡金属液，把金属中刚刚生成的树枝晶或柱状晶破碎成为细小晶粒。球形颗粒状一次相组织和二次相组织同时存在在金属浆料中，并且球形一次相组织在二次相组织均匀散布[1]。半固态金属浆料具有有触变性，即能够在外力的作用下流变成形或触变成形。流变成形(Rheoforming)是指将半固态的金属浆料直接进行加工为成品。触变成形(Thixoforming)是指在半固态浆料凝固之后形成金属铸锭后，按照加工需要把铸锭加工到一定大小，再次加热到半固态温度区间加工成所需要的形状。上述两种方法被合称为金属的半固态加工。
1.1.2半固态加工发展状况
半固态加工技术由美国麻省理工学院FLEMINGS 等最先提出，半固态加工技术与液态成形技术相比有成形温度低的优点，与固态成形技术相比有坯料变形抗力低的优点。能够用来加工复杂形状、高精度零件，并且能提高材料的利用率。因此，该技术一经提出就得到了快速的发展，特别是在发达工业国家已经开在工业生产中应用。虽然目前半固态加工才初步的应用于工业生产中,但是这项技术被广泛看好。不仅在汽车零件、电器零件、电子元件等小型零部件上得到应用，还被广泛在生产承压件(如输油管、主制动缸、空调器阀和动力转向阀体等)和轻型结构件(如车辆悬浮件、转向接头、发动机支柱座、轮毂、齿槽框架结头、齿轮、连杆和车身部件等)。半固态加工生产出来的零件性能更加卓越，比如用半固态加工方法生产出汽车轮毂不仅性能好、重量轻，还能降低废品率。目前半固态加工工艺开始被其他领域用来生产一些性能高和净成型零部件，比如飞机、火箭和兵器工业中的零部件。半固态加工所需要的机械设备也相继推出。金属半固态加工技术被看作一种既可以制造新材料又可以净成型加工已有材料的新兴技术，具有特别好的前景。
1.1.3 SIMA法
半固态坯料制备的重要工作就是使初生树枝晶粒破碎为细小晶粒和球形晶粒。最早的半固态坯浆料制备主要用机械搅拌法(MS)，经过多年的研究发展陆续研究出了电磁搅拌法（ES）、应变诱导熔化激活法（SIMA）、液相线铸造和粉末冶金法（PM）等新方法[2]。应变诱导熔化激活法(SIMA)包括预变形与重熔两个阶段，第一阶段通过加工材料使材料发生变形并储存变形能;第二阶段对变形后的合金进行加热重熔，把材料加热到半固态温度区间保温一段时间获得半固态坯料。由于SIMA法加工过程中不需要把固态金属熔化成液态金属，也不需要对液态金属进行搅拌，所以减少了加工难度和成本，减低了污染，同时可以加工许多熔点较高的金属和非枝晶金属。
在工业生产中用SIMA法制备半固态坯料一般先对原料进行预变形，然后再加热到半固态温度区间获得具有球形晶的半固态坯料。SIMA法工艺路线流程图如图11所示。SIMA法中预变形和加热重熔两个步骤都对半固态坯料的组织有重要的影响。在本设计中采用的预变形方法为温挤压条件下的等径道挤压，重熔方法为加热到半固态温度区间并保温一段时间水淬获得半固态坯料。
图11 工艺路线图
目 录
第一章 绪论 1
1.1 半固态加工 1
1.1.1 半固态加工简介 1
1.1.2半固态加工发展状况 1
1.1.3 SIMA法 1
1.1.4 SIMA法发展现状 2
1.2 等径道挤压 2
1.2.1 等径道工艺简介 2
1.2.2等径道挤压工艺特点 3
1.2.3 等径道挤压研究现状 4
1.3 温挤压工艺 7
1.3.1温挤压工艺简介 7
1.3.2 温挤压工艺特点 7
1.3.3温挤压工艺发展现状 8
1.3.4温挤压加工温度和模具预热 8
1.4 555铜合金 9
1.4.1 555铜合金简介 9
1.4.2 555铜合金的应用 9
1.5 本课题研究目的与研究内容 10
1.5.1 研究目的 10
1.5.2 研究内容 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
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第二章 实验内容 11
2.1 实验材料与设备 11
2.1.1 实验材料 11
2.1.2 实验设备与仪器 11
2.2 实验内容 12
2.2.1 本课题实验路线 12
2.2.2 DSC曲线测定实验 12
2.2.3 等径道温挤压实验 13
2.2.4 重熔实验 15
2.2.5 金相分析试样制备 17
第三章 实验结果分析 19
3.1 差热分析实验 19
3.2 金相组织分析 20
3.2.1 铸态试样金相分析 20
3.2.2 等径道挤压试样金相分析 21
3.2.3 重熔实验金相分析 22
3.3 本章小结 27
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
第一章 绪论
1.1 半固态加工
1.1.1 半固态加工简介
在液态金属凝固的过程中，剧烈的搅拌振荡金属液，把金属中刚刚生成的树枝晶或柱状晶破碎成为细小晶粒。球形颗粒状一次相组织和二次相组织同时存在在金属浆料中，并且球形一次相组织在二次相组织均匀散布[1]。半固态金属浆料具有有触变性，即能够在外力的作用下流变成形或触变成形。流变成形(Rheoforming)是指将半固态的金属浆料直接进行加工为成品。触变成形(Thixoforming)是指在半固态浆料凝固之后形成金属铸锭后，按照加工需要把铸锭加工到一定大小，再次加热到半固态温度区间加工成所需要的形状。上述两种方法被合称为金属的半固态加工。
1.1.2半固态加工发展状况
半固态加工技术由美国麻省理工学院FLEMINGS 等最先提出，半固态加工技术与液态成形技术相比有成形温度低的优点，与固态成形技术相比有坯料变形抗力低的优点。能够用来加工复杂形状、高精度零件，并且能提高材料的利用率。因此，该技术一经提出就得到了快速的发展，特别是在发达工业国家已经开在工业生产中应用。虽然目前半固态加工才初步的应用于工业生产中,但是这项技术被广泛看好。不仅在汽车零件、电器零件、电子元件等小型零部件上得到应用，还被广泛在生产承压件(如输油管、主制动缸、空调器阀和动力转向阀体等)和轻型结构件(如车辆悬浮件、转向接头、发动机支柱座、轮毂、齿槽框架结头、齿轮、连杆和车身部件等)。半固态加工生产出来的零件性能更加卓越，比如用半固态加工方法生产出汽车轮毂不仅性能好、重量轻，还能降低废品率。目前半固态加工工艺开始被其他领域用来生产一些性能高和净成型零部件，比如飞机、火箭和兵器工业中的零部件。半固态加工所需要的机械设备也相继推出。金属半固态加工技术被看作一种既可以制造新材料又可以净成型加工已有材料的新兴技术，具有特别好的前景。
1.1.3 SIMA法
半固态坯料制备的重要工作就是使初生树枝晶粒破碎为细小晶粒和球形晶粒。最早的半固态坯浆料制备主要用机械搅拌法(MS)，经过多年的研究发展陆续研究出了电磁搅拌法（ES）、应变诱导熔化激活法（SIMA）、液相线铸造和粉末冶金法（PM）等新方法[2]。应变诱导熔化激活法(SIMA)包括预变形与重熔两个阶段，第一阶段通过加工材料使材料发生变形并储存变形能;第二阶段对变形后的合金进行加热重熔，把材料加热到半固态温度区间保温一段时间获得半固态坯料。由于SIMA法加工过程中不需要把固态金属熔化成液态金属，也不需要对液态金属进行搅拌，所以减少了加工难度和成本，减低了污染，同时可以加工许多熔点较高的金属和非枝晶金属。
在工业生产中用SIMA法制备半固态坯料一般先对原料进行预变形，然后再加热到半固态温度区间获得具有球形晶的半固态坯料。SIMA法工艺路线流程图如图11所示。SIMA法中预变形和加热重熔两个步骤都对半固态坯料的组织有重要的影响。在本设计中采用的预变形方法为温挤压条件下的等径道挤压，重熔方法为加热到半固态温度区间并保温一段时间水淬获得半固态坯料。
图11 工艺路线图
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