题目：7050铝合金等通道转角挤压过程的有限元模拟

等通道弯角挤压工艺(Equal-Channel Angular Pressing简称ECAP)可以在不改变外部尺寸的基础上获得剧烈且较均匀的应变, 是一种新型的加工工艺。基于这一独特的优点，ECAP工艺被广泛的用于对各类材料进行加工并用于一些特殊的用途，是制备超细晶材料的热门技术之一。然而，若要将ECAP技术工程化应用，还需要在理论分析基础上更全面深入理解ECAP的变形机理。本论文使用有限元模拟方法优化ECAP模具参数和工艺参数，为ECAP工程化应用提供理论依据和参考。首先，本论文利用三维有限元模型对7050铝合金单道次等通道转角挤压过程进行了模拟。分析模具形状（如通道夹角Ф、截面形状和模具圆角ψ等）及工艺参数（摩擦因子m、挤压速度v）对ECAP过程中应变场、温度场和挤压载荷的影响。结果发现：平均等效应变随Ф的增大而减小，Ф=90°或105°时等效应变分布最为均匀；平均等效应变随ψ的增大而减小，ψ = 16°时等效应变最为平均；摩擦力的增大会显著的增大载荷。本论文还研究了三种不同形状的ECAP通道截面（圆形、方形和板形）对7050铝合金剪切变形过程中应力应变分布的影响，发现使用板形试样和四方体试样对等效应变的均匀分布较为有利。但是毕竟单次ECAP是不均匀的剪切变形，所以有必要找到较理想的多道次挤压的路径。本论文重点模拟了不同工艺路线下进行四道次挤压的变形情况。发现挤压路径严重影响等效应变的分布，但是平均等效应变与挤压路径无关。四种路径中，路径C和路径BC获得的等效应变分布相对更均匀，是较为理想的工艺路线。使用传统模具挤压费时费力，因此本文设计了具有两个转角的模具并模拟了试样在其中变形过程，发现沿不同路径挤压后试样的平均等效应变相同，但等效应变均匀程度不同，路径Bc的等效应变分布相对最均匀，其次是路径C，最后是路径A。最后采用实验网格法验证了7050铝合金单道次ECAP模拟结果的准确性。多道次挤压后的7050铝合金的形状变化情况与模拟结果相吻合，验证了多道次ECAP模拟结果的准确性。对经过挤压的试样进行大量硬度测试后发现，其硬度值与等效应变模拟值不是简单的对应关系，说明ECAP过程中除了发生应变强化外，还有可能发生了回复和再结晶。