基于VPSC模拟FCC金属等通道转角挤压(ECAE)工艺

在之前的推文中我们使用粘塑性自洽多晶体塑性模型（Visco-plasitic Self Consistant，VPSC）计算了面心立方（fcc）、体心立方（bcc）金属材料变形过程，实现了织构演变的模拟，应力预测等。本文将介绍VPSC模拟FCC金属等通道转角挤压(ECAE)工艺。等通道转角挤压是将多晶试样压入一个特别设计的模具中以实现大变形量的剪切变形工艺，主要通过变形过程中的近乎纯剪切作用,使材料的晶粒得到细化, 从而材料的机械和物理性能得到显著改善。等通道转角挤压是一种有效的制备超细晶材料的方法。

本处粘塑性自洽多晶体塑性模拟的材料初始取向由程序随机生成，其(100)、(110)和(111)极图见图1，可见初始状态表现为随机取向，极密度最大值为1.5。变形过程强加100%的剪切应变，步长为0.2，共50步，用4个过程来描述整个等通道转角挤压的变形工艺流程，如图2，在VPSC模拟中，挤出、挤入、模具的流动轴分别为设置为轴1、2、3。

图1. 初始随机织构极图

ECAE通过90º模反复挤压样品,在每道工序中，大约100%的剪切应变被施加，其优点是试样的截面保持不变，这一过程旨在大幅度减小晶粒尺寸，在保证塑性同时提高屈服应力，模拟结果如下：

(a) ECAE1

(b) 90°CW

(c) 90°CW

(d) ECAE2

图2 等通道转角挤压过程织构模拟结果

从模拟结果可以看到，经过等通道转角挤压后的FCC金属产生了明显的择优取向-变形织构，其最大强度为5.5。

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