及钛合金纯铁低碳钢镍等多种材料上得以应用，均获得了良好的效果，材料经细化后性能得到大幅度提升。前期学者对技术的研究主要集中在对变形机制变形孪生机理晶粒细化机制微观组织演化超细晶材料的力学性能及组织稳定性等方面。随着技术的发展和各行各业对高性能材料需求的增加，对技术的研究也由组织分析等基础性研究过渡到加工工艺和力学性能等应用性研究。工艺及应用前景工艺原理该工艺是把润滑良好的坯料圆柱形坯料的长度般为，直径放到截面尺寸相同的两个相交的通道中去通常相交的角度为之间，冲头施加压力把坯料从通道中挤出，坯料在通过转角的地方发生近似理想的纯剪切变形，经过多道次挤压，试样内部累积巨大的应变量，使微观组织由粗大的具有小角度晶界的等轴晶逐渐演变为细小的具有大角度晶界的颗粒状结构，即就是利用加工过程中发生加工硬化动态恢复以及动态再结晶来改变显微组织，最终提高材料服役和力学性能的种方法。技术的主要优势有可加工组织致密，界面清洁的三维大尺寸材料，具有较大的生产应用潜力工艺设备简单，除模具外，其它所需设备大多实验室都已具备可有效细化多种材料的组织，包括各种多晶金属析出硬化合金金属间化合物和金属基复合材料。工艺原理图如下图所示兰州理工大学毕业设计论文图挤压过程原理图图纯剪切示意图的工艺参数模具角度由大量实验可知当内角时，在模具外角处形成难变形区，且难变形区范围随着模具内角的增大而增大。因为材料底部在该区域不能受到有效的剪切应变，所以在挤压过程中选择合理的变形通道对挤压效果至关重要。从公式可以看出，变形的等效应变直接与模具角度有关，尤其是模具内切角的影响最大，等效应变的增加值是模具的特征参数，给加工过程中在合适的温度下发生退火可使微观组织的缺陷减少，发生再结晶而不会导致晶粒的进步长大。对于合金，通过加工，硬质相会扩散，这样可以提高加工后材料的热稳定性，因为经过加工可以阻止晶界的移动和晶粒的长大。毕业设计论文循环塑性变形纯铜的温升效应学生姓名胡杰学号专业班级材料成型及控制工程班指导教师丁雨田教授学院材料科学与工程学院答辩日期年月日兰州理工大学毕业设计论文摘要材料的微观组织对其宏观性能具有重要的影响，与普通的粗晶材料相比，纳米和超细晶材料因其独特的微观组织结构而表现出优良的物理化学及力学性能，材料晶粒平均尺寸越小其屈服强度疲劳强度耐腐蚀性冲击韧性塑性和硬度就越高，即细化晶粒是提高材料综合性能最有效的途径之，材料潜在的优良性能可以通过细化晶粒的方法体现出来，因此，寻求能有效细化晶粒的工艺对开发新材料和改善传统材料性能具有重要的意义。在众多晶粒细化方法中，剧烈塑性变形方法作为种以组织控制为目的的塑性加工方法可直接获得亚微晶和纳米晶组织，而等通道角挤压工艺是目前制备高性能块状超细晶材料最有效的剧烈塑性变形方法。工艺的机理是让挤压件产生近似理想的纯剪切塑性变形，累积足够应变使挤压件的晶粒得到细化，它是个多因素耦合作用下宏观变形和微观组织演变交互影响的复杂成形过程。本课题用软件对纯铜的多路径多道次挤压过程进行数值模拟，着重研究挤压过程纯铜的温升效应以及温度等因素作用下微观组织的演变规律，模拟得到试样变形时的金属流动方式各场量的大小及分布规律，工艺参数对挤压结果的影响等，以期得出制备超细晶铜的最佳工艺方案和变形参数，使该方法能广泛地应用于实际。关键字纯铜超细晶有限元模拟温升效应微观组织演变兰州理工大学毕业设计论文方法般分为自下而上法，和自上而下法两大类。自下而上法即先生成纳米或亚微米尺度的颗粒或粉末，然后通过加压烧结等方法将其固结压实成大尺寸块体材料，如雾化法机械球磨法气象沉积法电沉积法。自上而下法这是通过大塑形变形或非晶晶化等直接制备出三维块体纳米材料，如法。其中雾化法机械球磨法气象沉积法电沉积法非晶晶化法在制备超细晶材料时会产生组织不致密且无法获得大体积的加工试样，而法可制备出组织致密且界面清洁的三维大尺寸超细晶材料，避免了残留空隙对材料产生的不利影响，具有更大地研究和利用价值。剧烈塑性变形方法传统塑性加工方法如室温下的冷轧挤压是通过大塑性变形来优化和细化微观结构，但此种方法加工的材料内部通常存在有低角度位错的晶粒和亚晶粒。而材料经过低温高压下的剧烈塑性变形，材料内部则会出现大角度晶粒边界的超细化微观组织。目前制备块体超细晶材料的法有以下几种等通道角挤压变形法高压扭转法累积轧制工艺反复折皱压直等。其中等通道角挤压法是目前最具市场应用价值的剧烈塑性变形方法。高压扭转法该方法细化晶粒的效率高，可得尺寸仅为几十纳米的超细晶材料。但该方法的缺点在于它制备出的材料在组织上通常是不均匀的，沿径向呈梯度分布，而且在扭转过程中还会发生厚度上的变化，另外加工出的工件尺寸小，需要较高的压力和大功率的设备以及昂贵的模具。累积轧制工艺该工艺是将原来数十微米厚的金属箔相互叠加后反复进行压缩和轧制的剧烈塑性变形方法。该工艺可制备大尺寸纳米级多层金属材料。反复折皱压直工艺该工艺是在不改变工件断面形状的情况下，将工件进行多次反复折皱压直后获得很大的塑性变形，从而使晶粒细化。兰州理工大学毕业设计论文多次锻造法该工艺利用多次锻造的方法形成了大块柱体的微晶结构材料。多次锻造的过程中般伴随着重结晶的动力学，与法主要利用剪切变形获得超细晶结构材料不同的是，多次锻造的特点是通过施加轴向变化的应变载荷锻压材料，多次锻造法已被用来细化许多合金的微结兰州理工大学毕业设计论文第章绪论引言诺贝尔奖获得者在上世纪六十年代曾预言如果我们对物体微小规模上的排列加以种控制的话，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会看到材料性能产生丰富的变化，他所说的这种材料就是超细晶材料。随着科技发展的日新月异，超细晶材料的制备技术经历了从无到有的发展之路，已初具规模并表现出了它独特的价值和市场应用前景，各行各业如国防电子航空化工医药冶金等领域对具有高强度高比强度和高疲劳寿命的超细晶材料表现出了前所未有的需求，同时推动了各国间开发高质量材料的竞争，纵观世界各国，对超细晶材料的研究包括四个方面即制备技术微观结构宏观物性和应用，以上四者中，材料制备技术成为关键，因为超细晶材料的微观结构宏观性能和应用范围取决于材料的制备工艺和过程控制，因此寻求可有效细化晶粒的可控制备工艺至关重要。目前法引起学者的广泛关注和研究，但工艺仍存在些问题急待解决，如尚未找到种最佳的挤压工艺路线和变形参数对成形过程中的宏观变形及微观组织演变规律缺乏深入认识和掌握，使成形质量难以控制，因此，有必要深入研究成形过程中宏观变形和微观组织演变，掌握工艺参数对宏观变形和微观组织演变的影响规律，从而为技术应用于实际生产提供科学的工程实用的依据。随着数值模拟技术的应用，传统的经验设计方法迅速地被更有效的基于模拟的设计方法所代替。本课题以计算机模拟为主，实验室研究为辅，用有限元分析软件，对多道次多路径挤压纯铜试样进行模拟，主要分析变形过程中材料的流动应变应力载荷和温度变化等情况温升效应对微观组织的影响不同变形速度挤压道次挤压途径对变形过结果的影响。本章综述了超细晶材料在国内外的发展情况，超细晶材料的制备方法，工艺及有限元数值模拟技术，在此基础上，提出了本文的选题目的和意义，确定了本文的主要研究内容。兰州理工大学毕业设计论文超细晶材料的制备方法三维块体超细晶材料制后的发展潜力。应用纳米技术对纳米材料的研究年月，美国总统比尔克林顿成立了个国家科学与技术理事会，并把它作为个虚拟的政府组织，目的就是把国家的政策和科学空间领域开发和各项技术的研究结合起来，在美国研究领域和设备应用领域相结合的方面，克林顿做出了巨大的贡献。纳米科学工程和技术科研团队是这组织的其中个分支，他们发表了篇关于未来年纳米技术发展方向的论文。相关的执行委员会对这文章的概括见下文，但简而言之就是纳米技术和纳米结构。纳米技术就是对材料和装备的创造和应用，系统的贯穿阐述了对纳米尺寸范围的控制，即就是达到原子分子和超分子级别，纳米技术的实质就是致力于研究这级别的晶粒进而制造有这种纳米晶的大块材料。这些纳米结构是人类制造出的最小的物体，并显示出新奇的物理化学和生物性能和现象。纳米技术的目标就是研究开发这些性能并有效地生产和利用这些纳米结构。这意味着如果纳米技术应用到材料领域，便可控制材料结构在毫微米长度范围内，或在原子和分子级别上，因而可以使材料产生空前的性能和对以往材料功能的兰州理工大学毕业设计论文彻底改善。在这篇论文中，讨论将聚焦于纳米材料的机械性能。组织的改善方法和纳米材料在讨论之前，作者首先强调对金属材料纳米结构组织改善的重要性。改善组织对力学性能的提高多晶材料机械性能的改善在新金属材料的发展中，材料被要求应具有高的性能，其实这也是为了使用的安全，对生存和生态的保障，资源的再利用，能源的节约和高效的生产材料，而这些也是势在必行的，也就是说对必须使用的材料最小量化是关键，这任务就是保证材料服役性能和安全的前提下尽量降低材料的使用数量，这任务的唯途径就是改善材料的机械性能。为提高合金的力学性能，第步就是化学结构的改善，它可以溶解合金中的沉淀和分散的硬质相，再加上系列人为的硬化加工和热处理可进步对结构进行改善。多晶体材料的力学性能随组织尺寸的减小而提高，对大多数的材料，屈服应力和平均晶粒直径有以下的关系，这里和取决于材料，这个公式称为霍尔佩奇公式，小的晶粒度可以使材料的强度有很多纳米级晶粒的大块材料可以看成是个盒子里装着很多坚硬的玻璃球在玻璃球的周围都是无晶形的填充物。纳米材料的研究历史电化学镀层现在是个教授，在他接受了博士头衔之后在加拿大皇后大学任教，当他为方法生产的材料在尺寸上有局限性这问题感到困扰时，