轻合金高温等径角挤压细化工艺及其数值模拟

发布时间：2017-11-11 03:22

  本文关键词：轻合金高温等径角挤压细化工艺及其数值模拟

  更多相关文章： 7475铝合金 等径角挤压 数值模拟 晶粒细化 超塑性

【摘要】：航空类的轻合金材料被广泛应用于航空航天装备制造业中,由于在高温、高真空、高压力、强辐射等极端条件下工作运转,为了满足工作环境对材料性能的严格要求,通过一些特殊的晶粒细化工艺方法,改变轻合金的内部组织结构,从而提高材料的综合性能。本文利用等通道角挤压(ECAP)技术,使轻合金材料—7475铝合金的内部组织晶粒得到细化处理,增强了材料强度、韧性、塑性和整体机械性能。前期在常温条件下以铅为原型材料,以低温代替高温环境,易变形金属材料研究难变形金属材料,通过数值模拟和物理模拟相结合的模拟实验方法,验证等径角挤压工艺和方案的可行性。研究结果表明,挤压过程中随着挤压次数的增加,挤压载荷也增加,产生的加工硬化现象也越明显;物理模拟实验的每一道次的最大载荷比数值模拟要大,因为实际实验过程中挤压受到侧向凸模冲头和通道内壁残留铅的摩擦阻碍作用,是数值模拟所不能得出的。根据模拟的实验方案和实验过程,实验得出的数据和图像结果用来指导7475铝合金的高温等径角挤压工艺研究,该模拟方法可以预测实际生产和实际操作中存在的一些未知因素,更好地保障实验过程的可靠性和精确性。对于7475铝合金高温等径角挤压实验研究,除了完成挤压实验工艺实验外,还需要检验材料的晶粒尺寸和力学性能。整个挤压过程参考了铅的模拟实验过程和结论,以2mm/s的挤压速度,在420℃这个恒定的温度进行等径角挤压,以90°的翻转角,在通道内反复挤压4次后将取出材料,挤压过程中的载荷变化趋势与铅的模拟实验结果相同,并且试样表面有竖条状的十分粗糙的划痕,出口处伴随着严重的毛边和倒刺,呈细长撕裂状。机械加工后通过研磨和化学处理制备显微观察试样,利用光学显微镜观察组织结构,并标定高温等径角挤压前后的材料内部组织晶粒尺寸的大小,对比之后等到材料的晶粒组织要比原始的更加细小,最后在420~515℃的温度变化范围内,运用基于最大m值高温超塑性拉伸的实验方法,检测晶粒细化后7475铝合金的塑性是否得到了提高,并探求出了延伸率最大的变形温度。以上实验表明,高温等径角挤压的方法可使7475铝合金内部组织晶粒细化,材料的组织和性能也发生了改变。随着挤压道次的增加,挤压载荷也增大,材料的工硬化现象越明显。7475铝合金在420℃等径角挤压后晶粒的平均直径为8μm,比的原始晶粒尺寸要小;使用最大m值高温超塑性拉伸实验,晶粒细化后的7475铝合金延伸率在470℃达到了最大值346.7%,比原始拉伸试样的延伸率提高了37.8%。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG379

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本文编号：1169604