1  引言

等径角挤压(ECAP)是Segal于20世纪80年代提出的一种制备超细晶金属材料的方法[1]。它是一种剧烈塑性变形工艺，通过多道次累计大应变对金属材料的微观组织进行超细化，进而改善被加工的金属材料的力学性能。但等径角挤压过程中工艺参量和模具参量对加工过程影响比较复杂，特别是变形中的组织均匀性直接关系到材料的力学性能。From+优`尔^文W网wWw.YouErw.com 加QQ75201^8766

1。1 等径角挤压工艺的研究现状

1。1。1摩擦对ECAP的影响

1。1。2温度对ECAP的影响

1。1。3内角角度和外角角度的影响

1。2有限元分析在等径角挤压研究中的应用现状

金属成形过程是一个复杂的弹塑性大变形过程，影响因素很多，如模具形状和尺寸，摩擦系数，温度，坯料材料性能等[14]。传统研究通过经验法来不断修正改良现有工艺，浪费了大量人力物力和时间。等径角挤压工艺受工艺和模具众多参数影响，通过实验逐个研究各参数的影响极其耗费资源，尤其是制作研究摩擦和内外角半径影响的模具。计算机硬件的发展普及，三维制图软件CAD/UG，有限元分析软件DEFORM/ANSYS的相继问世，使有限元模拟技术在金属塑性成形得到广泛应用。

1。2。1基于有限元分析研究摩擦的影响

孙前江等人研究摩擦对6061铝合金等径角挤压变形的影响发现：摩擦因数越大，挤压力越大，变形越不均匀。并对模拟结果进行了实验验证，结果基本一致[15]。贾鹏博等人通过有限元分析和实验也证明了随着摩擦系数的增大，变形均匀性减小，挤压力增大[16]。论文网

1。2。2基于有限元分析研究内外角角度的影响

目前主要使用模具的通道夹角取值在 90°～120°之间，而石凤健等人进行了锐角模具（60°）通道等径角挤压的有限元分析，研究结果发现，相对于90°的模具，锐角模具产生的等效应变更大，但转角处会出现死区，导致应变不均匀，同时挤压力更大，因此对挤压设备要求更高[17]。张建军通过有限元技术，研究了镁合金等通道转角挤压过程，研究发现：外角为0°时会出现死区，坯料非常不均匀。随着外角Ψ的增加，挤压力减小，试样的主变形区（应变几乎一致的区域）在减小，同样会导致 ECAP 变形的不均匀性增加。综合考虑以上几点，外角ψ 的适宜取值范围是 16°～37°[18]。

1。2。3基于有限元分析研究内外角半径的影响

刘晓峰和温石坤等人通过数值模拟内圆角半径对等径角挤压过程的影响，得到结论：当内角半径小的时候，变形均匀，但易产生空隙。随着内圆角半径的增大,试样表面变得光滑,在内圆角处所受平均应力减小,试样的平均等效应变随之增大,中间稳定变形区域减小，等效应变不均匀[19-20]。而李继忠，陈文杰等人通过有限元技术研究外圆角半径对等径角挤压过程的影响，得到结论：外转角半径R= 6 mm为最佳,当 R＜6  mm 时，在外转角形成的死区使材料之间相互搓动，导致工件底部区域出现剧烈畸变，导致等效应变不均匀；当 R＞6  mm 时，工件上表面与模具内转角之间的相互作用力增加，使工件顶部变形加剧并导致工件等效应变量不均匀[21-22]。

1。3本课题研究的内容及目的意义

6063铝合金型材是一种具有较高性能的新型材料，在建筑、航空、汽车、印刷、装饰及家电等诸多领域有着广泛的应用。铝合金型材在制作过程中对成分的要求较高，若成分不同，所生产的型材性能也会有很大差异[23]。

详细了解6063铝合金在等径角挤压加工工程中，各项工艺和模具参量对铝合金加工性能的影响。能有效优化铝合金等径角挤压加工的工艺和模具参量的选择。但目前对等径角工艺的研究，绝大部分是讨论单个或逐个讨论单个工艺或者模具参数的影响，而没有综合比较讨论多个因素对等径角挤压的影响的大小。本课题通过正交试验法，研究比较摩擦，内角半径，对6063铝合金ECAP的影响大小。从而为6063铝合金通过ECAP加工改善力学性能提供重要依据。文献综述