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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 金属 » 压力加工 » 【交流】挤压制品再结晶晶粒长大原因探究【高手请入】
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hzt18

银虫 (小有名气)

[交流] 【交流】挤压制品再结晶晶粒长大原因探究【高手请入】已有3人参与

各位高手看看以下案例应如何解析：      
      使用3个不同结构的模具进行挤压圆棒试验，3个模具的工作带长度及角度不同，其轮廓如下图所示。

三个不同工作带长度和角度的模具
       试验得出的宏观晶粒图如下图所示

其对应的制品的宏观晶粒
三个模具介绍：
左侧：1°角度（挤压入口端）这样角度称阻流角，起阻碍金属流动作用，平直部分长度为6mm，起控制成型作用。
中间：平直工作带，长度为25mm。
右侧：1°角度（出口端），因此成型控制点极短，可以认为其为0长度工作带模具。
分析：在成型过程中，左、中侧均经历剧烈摩擦作用，而右侧相对小。
问题：为什么右边模具的制品晶粒长大这么厉害？如果从畸变能和制品的表面应力状态来入手，应如何分析呢？

[ Last edited by hzt18 on 2012-8-2 at 20:45 ]
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1楼2012-08-02 19:42:31
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comma

专家顾问 (知名作家)

材料人
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zhyq8767: 金币+1, 专家考核, 感谢专家的解答 2012-08-03 10:48:59
从楼主的描述，最右侧模具的工作带短相比前两者少剪切力，因此储存能低，因此再结晶形核率低，在相同热条件下晶粒尺寸大。
挤压应力状态简单看有垂直轴向的正应力和平行棒表面剪切应力，这个可以用有限元模拟看看，或者其他模拟手段。
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hzt18
每天一小步也有新高度
2楼2012-08-02 22:52:11
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hzt18

银虫 (小有名气)
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引用回帖:
2楼: Originally posted by comma at 2012-08-02 22:52:11
从楼主的描述，最右侧模具的工作带短相比前两者少剪切力，因此储存能低，因此再结晶形核率低，在相同热条件下晶粒尺寸大。
挤压应力状态简单看有垂直轴向的正应力和平行棒表面剪切应力，这个可以用有限元模拟看看， ...

用于挤压的铸棒原始组织一般小于2级，即晶粒平均面积0.40mm2。就是说图片上的这种粗晶，是再结晶长大后的结果，材料经挤压后组织发生粗大，而不是细化（本人的意见）。如果是这样的思路，既然储存能低，为何晶粒会发生长大？？？？我怀疑跟表面应力状态有关，但不知道怎么去解析。
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3楼2012-08-03 14:21:35
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comma

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材料人
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zhyq8767: 金币+1, 专家考核, 感谢专家顾问的解答 2012-08-04 09:08:33
引用回帖:
3楼: Originally posted by hzt18 at 2012-08-03 14:21:35
用于挤压的铸棒原始组织一般小于2级，即晶粒平均面积0.40mm2。就是说图片上的这种粗晶，是再结晶长大后的结果，材料经挤压后组织发生粗大，而不是细化（本人的意见）。如果是这样的思路，既然储存能低，为何晶粒会 ...

请看我帖子里已说明“储存能低，因此再结晶形核率低，在相同热条件下晶粒尺寸大”这就是再结晶的结果。
在某些工艺应用里，对材料进行稍微大于临界变形量的应变（比如>10%的应变量），可以使得粗大晶粒，也是这个道理，较低的储能再结晶形核率低，有长大的空间；而高储能下形核率高，再结晶晶粒相遇就停止了，因此晶粒细小。
楼主提供的图片倍数小，是不是就棒材表层晶粒粗大？如果理想情况下，应该是表层晶粒粗大，到中心晶粒尺寸几乎没有变化。
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hzt18
每天一小步也有新高度
4楼2012-08-03 17:03:30
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gooloo_xs

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正向挤压？如果是，右边模具可能无法阻挡铸棒和盛锭筒相对运动表层进去制品，所以表面变形量大，晶粒就长大了。
反向挤压出现的状况会和现在的情况反过来的。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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hzt18
5楼2012-08-04 06:40:33
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hzt18

银虫 (小有名气)
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引用回帖:
5楼: Originally posted by gooloo_xs at 2012-08-04 06:40:33
正向挤压？如果是，右边模具可能无法阻挡铸棒和盛锭筒相对运动表层进去制品，所以表面变形量大，晶粒就长大了。
反向挤压出现的状况会和现在的情况反过来的。
...

正向挤压，表皮进入制品也是一种可能。如何解析左边的模具制品粗晶最少呢？
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6楼2012-08-04 08:47:18
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hzt18

银虫 (小有名气)
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4楼: Originally posted by comma at 2012-08-03 17:03:30
请看我帖子里已说明“储存能低，因此再结晶形核率低，在相同热条件下晶粒尺寸大”这就是再结晶的结果。
在某些工艺应用里，对材料进行稍微大于临界变形量的应变（比如>10%的应变量），可以使得粗大晶粒，也是这 ...

从形核率角度解析，也有道理。这图片是外国一个论坛论文集中的图片，但按标准来说，挤压棒的晶粒较小，当然表皮部分略有差异。该论文没有对原理进行解析，只说跟储存能和制品应力状态有关。如何解析左边的模具晶粒最小呢？图片2中，由上至下挤压速度逐渐提高。
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7楼2012-08-04 08:54:28
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gooloo_xs

铁杆木虫 (著名写手)
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6楼: Originally posted by hzt18 at 2012-08-04 08:47:18
正向挤压，表皮进入制品也是一种可能。如何解析左边的模具制品粗晶最少呢？...

左边模具进口处设置了阻流口，所以能进去金属，是受到蠕变能最小部分，晶粒之间摩擦产生热能不足于使晶粒间有吞噬，不过这样设计，后面夹心缩尾会不是最严重？

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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8楼2012-08-05 08:19:15
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zhg320

新虫 (初入文坛)
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请问是否是热挤压，温度多高；温度高晶粒大：还有临界变形度处晶粒疯长
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没有最好的
9楼2013-04-12 11:37:34
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