金属在发生塑性变形时,变形后试样的成形性、金属流动规律、组织、性能与变形中坯料的形状参数和变形工艺参数均有着密切的关系。本文采用连续变断面循环挤压工艺研究块体铸态工业纯铝1A85的变形工艺及组织与性能的变化规律,为CVCE工艺的优化和制备细晶材料提供可靠的理论与实验依据。通过设计变形试样连续变断面循环挤压复合模具,完成块体试样多循环的CVCE变形,研究工艺参数对金属的成形性及组织与性能的影响。具体的实验内容和结果如下:研究挤压角度θ和原始坯料高径比H/D对变形后试样的外观形貌和内部金属流动的影响,结果表明:当挤压角度θ为6°~7°、原始坯料高径比为1.83时,循环挤压回复到原始形状的效果较好,金属的不均匀变形程度较小,且制品表面质量更好。总结CVCE变形后金属流动规律发现:经CVCE工艺变形后的试样,外层金属比芯部金属流动快;镦粗后试样由于金属的径向流动和侧面金属翻平的共同作用,导致试样上底面面积增大,这种变形从上底面开始逐渐向下渗透并逐层减小;坯料在竖直方向上受到挤压而产生的变形有传递的作用,自上而下,各层的压缩量逐渐减少。研究挤压角度θ对变形后试样组织和性能的影响发现:θ=7°试样的晶粒细化程度远大于6°,经三个循环的变形后显微硬度值可达105.62 HV,相比于原始试样提高了4倍。研究最优挤压角度θ=7°下的试样在1循环变形后,宽度、厚度和高度方向组织和硬度的分布特征,结果表明:因各个方向受力条件不同,试样不同位置变形程度也不同。在高度、厚度方向上,晶粒尺寸由表面至芯部逐渐增大;在宽度方向上,晶粒尺寸从表面至芯部变化很小。硬度变化与晶粒尺寸变化相反,符合细晶强化规律。研究变形道次数对变形后试样组织和性能的影响,结果表明:铸态工业纯铝1A85在变形4循环前,随着变形道次数的增加,位错密度不断增加,位错由晶粒内部向晶界处移动,通过位错缠结和位错滑移在晶界处形成位错胞。同时,晶粒的形状逐渐趋于等轴晶状,大角度晶界所占比例逐渐增加。变形至3循环,晶粒尺寸减小至0.4μm,是原始铸态试样晶粒尺寸的1/210,晶粒尺寸分布的均匀度也达到最佳水平;显微硬度值增加为89HV,显微硬度指数从5.7HV减小至3.1HV;随着变形道次数的增加,由于细晶强化和位错强化的共同作用,抗拉强度从最初的123MPa增加至3循环的289MPa,屈服强度由最初的57MPa增加至3循环的80MPa。