細晶GCr15合金材料ECAE過程的數值模擬及摩擦學性能研究.pdf

1、材料內部晶粒大小對其宏觀特性有重要的影響，細化晶?？梢蕴岣卟牧蠌姸?、塑性、韌性及耐腐蝕性等。等徑彎角擠壓(ECAE)可以在不改變材料橫截面和成分的條件下使其產生嚴重的塑性變形，從而使材料的晶粒得到細化，通過對常用軸承材料GCr15進行等徑彎角擠壓(ECAE)處理，使其晶粒得到細化，以期得到高性能、長壽命軸承鋼。
　　 本課題基于彈塑性有限元理論，以MSC.Marc軟件為平臺，對GCr15鋼的ECAE過程進行了數值模擬研究。通過模

2、擬獲得了模具不同外接圓弧角Ψ、內交角Φ以及不同摩擦系數μ對GCr15等徑彎角擠壓過程中擠壓載荷和等效應變的影響規(guī)律。模擬結果表明：擠壓載荷和變形均勻性隨著模具外接圓弧角Ψ的增加而減小，擠壓過程中載荷的變化分為3個階段：快速增加階段、過渡階段、穩(wěn)定階段；擠壓后GCr15試樣大致分為3個區(qū)域，兩端的變形微小區(qū)和中部變形穩(wěn)定區(qū)。隨著摩擦系數μ的增加，擠壓過程中最大擠壓載荷增加的趨勢在不斷加大；而其等效應變分布的均勻性卻在減小，這是由于摩擦系

3、數越大，試樣與通道壁之間的摩擦力越大，阻礙試樣表層流動的作用越明顯，同時，由于支反力對擠壓的試樣有推動作用，這樣就導致了下部變形的不均勻性向上擴展，摩擦力越大這種現象越明顯。隨著模具內角Φ的增加，擠壓載荷和變形均勻性都在減小，綜合考慮兩者因素，當Φ取120°有利于擠壓過程的進行和擠壓后試樣變形均勻性的分布。通過對GCr15鋼等徑彎角擠壓過程的模擬分析，為擠壓工藝的優(yōu)化和擠壓模具的制作提供了定量的數據參考。
　　 根據模擬結果選取

4、外接圓弧角Ψ的過渡半徑為10mm，內交角Φ為120°的參數設計并制作了擠壓模具，利用模具對熱軋態(tài)優(yōu)質GCr15鋼進行等徑彎角擠壓(ECAE)處理，將處理后的GCr15鋼在銷-環(huán)式的MPV-1500型摩擦試驗機上進行摩擦磨損性能實驗，考察了等徑彎角擠壓對GCr15摩擦學性能的影響。結果表明：經過ECAE擠壓工藝處理的GCr15鋼其微觀組織得到了不同程度的細化，并且在摩擦過程中的摩擦系數及磨損質量損失都有顯著的下降，ECAE處理GCr15鋼