摘要:超細晶材料因為具有高強度、高塑性、高擴散系數等諸多優良的物理、化學和力學性能的優點，所以近年來受到越來越多國內外學者重視和研究。隨著ECAP工程應用潛力的全面評估以及更多的研究,未來ECAP技術將會廣泛地應用在超細晶材料的工業生產當中。

本文以鋁合金為研究對象，借助三維金屬塑性成形模擬軟件DEFORM-3D,對等徑角擠壓(ECAP)變形過程中摩擦力的作用進行了有限元數值模擬。分析了ECAP過程中材料及模具的載荷，應力，應變和損傷程度的變化規律，研究了摩擦因子對ECAP變形的影響。

擠壓過程中根據載荷-位移的曲線可得出載荷的變化規律一般可以分為線性增加、出現峰值后載荷穩定、載荷繼續增加并出現最大值、載荷穩定及載荷下降5個階段。

摩擦系數越大,變形載荷越大;摩擦系數越大，變形所耗的功越多。在摩擦因數的增加下,ECAP過程中的載荷也增加，用的功也增加，但是增加的功大部分用于克服摩擦阻力,而且材料的應力應變反而減小，這就說明摩擦因數增加增大了能耗,但只有小部分用于材料變形，于此同時也加劇了模具的損壞，降低了模具使用壽命。

此外摩擦系數大,材料等效應變增大,而且芯部應變不均勻程度增大。摩擦系數增大，等效應力最大值變化不大。因此在等徑角擠壓的過程中,應保證擠壓凹模內壁表面光潔、使用合適的潤滑劑,盡量使模具的摩擦系數減小，以減小摩擦,減小載荷,從而改善晶粒細化及組織的均勻性效果。

關鍵詞 等徑角擠壓；擠壓載荷；摩擦系數；等效應變；等效應力

目錄

摘要

Abstract

1 緒論-1

1.1 引言-1

1.2 ECAP工藝原理-1

1.3 ECAP成形的影響因素-2

1.3.1擠壓速度-2

1.3.2擠壓溫度-2

1.3.3模具角度-2

1.3.4工藝參數對ECAP成形的影響-2

1.3.5 ECAP的數值模擬研究-3

1.4 ECAP工業應用現狀及前景-4

1.5 模具的設計要求-4

1.6 本文的主要研究內容及解決的主要問題-5

2 等徑角擠壓有限元模擬-6

2.1 DEFORM-3D有限元軟件介紹-6

2.2  有限元模型的建立和模擬參數的選取-7

2.2.1有限元模型的建立-7

2.2.2模擬參數的選取-7

2.2.3單道次ECAP變形的有限元模擬-8

3.1 ECAP變形中擠壓載荷與位移關系曲線-13

3.2 ECAP過程中試樣等效應變分布-14

3.3 ECAP過程中等效應力的分布-15

3.4  ECAP過程中試樣及模具溫度的分布-15

3.3 對等效應變的影響-17

3.4 摩擦對等效應力的影響-19

3.5 摩擦對試樣及模具溫度分布的影響-22

3.6摩擦因數對最大擠壓載荷影響-24

3.7摩擦因數對模具溫度影響-24

致謝-29

參考文獻-30