基于行星轧制双金属管变形组织演变及加工窗口的研究

发布时间：2018-05-09 19:12

本文选题：三辊行星轧制 + 双金属管　；参考：《南京理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：铜/铝双金属复合管与单金属管相比,其具有多方面的优点。双金属复合管不仅继承了铝优秀的抗腐蚀性能、铜高导电性和强度,而且还能减少贵重金属的使用,降低了成本。近年来,三辊行星轧制技术成功应用于铜/铝双金属复合管的制备。同时,三辊行星轧制以其独特的加工方式,在生产复合管方面展现出很多优点:其生产一道次成型,变形量大,生产效率高,能耗小,成本低。因此,有必要对双金属复合管行星轧制进行深入研究,优化双金属复合管的加工工艺。首先以T2紫铜/3003铝合金双金属复合管为研究对象,分析了行星轧制过程中变形区紫铜及铝合金组织性能演变规律。通过电子背散射衍射技术研究分析了不同变形量下T2紫铜及3003铝合金的组织状态变化情况;采用差示扫描热分析法,对不同变形量下的两种金属进行了热分析,并计算出金属内部变形储存能;对30%、50%、70%变形量的铝合金以10K/min、20K/min、30K/min的升温速率进行热分析,计算出三组变形量下金属的回复激活能。对3%、12%、25%、37%变形量下的紫铜以10K/min、20K/min、30K/min的升温速率进行热分析,计算出四组变形量下紫铜的激活能。研究结果表明,随着变形量的上升,铝合金及紫铜的晶粒得到明显的细化,铝合金在70%变形量下晶粒尺寸稳定在3-4μm,而相对应的37%变形量的紫铜晶粒尺寸为2-3μm,铜内部孪晶所占比例随变形量的上升逐渐减少,并转变为小角度晶界。变形量上升的过程中金属内部储存能呈上升趋势,70%变形量下铝合金的储存能为10.89J/g,25%变形量下紫铜的储存能为5.90J/g。而回复激活能则呈现下降的现象,且30%变形量下铝合金的激活能为95.35kJ/mol;3%变形量下紫铜的激活能为3.94kJ/mol。为了优化双金属复合管的加工工艺,本课题采用离线物理模拟的方式,应用Gleeble-3500热模拟试验对3003铝合金及T2紫铜进行了热变形行为分析。其中3003铝合金变形参数为:变形温度293-773K,应变速率0.01、0.1、1、10s-1;T2紫铜变形参数为:变形温度293-1073K,应变速率0.01、0.1、1、10s-1。采用Arrhenius模型及Zener-Hollomon参数,分析并计算出3003铝合金及T2紫铜的本构方程。众所周知,热变形过程中应变量对流变应力有着巨大的影响,尤其是在变形温度较低的情况下。所以,本文对铝合金及紫铜的本构方程进行了应变修正,建立了更加精确的本构方程,同时研究还发现,紫铜的本构方程需要以温度的分段函数方式构建,分成两个温度范围,第一分段为293-723K;第二分段为723-1073K。本文应用动态材料模型理论建立3003铝合金及T2紫铜对应应变为0.2、0.4、0.6、0.8的加工图,并分析了两种金属的热加工工艺,分别找出铝合金及紫铜的最佳加工工艺参数。为了研究热变形参数对金属组织演变的影响,本文对不同变形参数下的压缩样品进行了 EBSD分析。研究发现,变形参数对组织演变有着很大的影响,随着变形温度的下降,应变速率的上升,晶粒尺寸降低,当温度降到一定程度后,金属内部不会发生再结晶现象,并出现大量的亚晶粒。最后,依据第三章中两种金属不同的变形量,构建对应变形量的加工图,再将所构建加工图相互叠加,避开两种金属的加工失稳区,同时找出耗散效率相对高的区域,确定双金属复合管的最佳加工工艺参数。
[Abstract]:In recent years , three - roller planetary rolling technology has been successfully applied to the preparation of copper / aluminum bimetal composite pipe . This paper analyzes the thermal deformation behavior of aluminum alloy and copper - copper alloy by using Gleeble - 3500 thermal simulation test . The deformation parameters are as follows : deformation temperature 293 - 773K , strain rate 0.01 , 0.1 , 1 , 10s - 1 .

【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG335.83

【参考文献】