高强铝合金高温流变行为及锻造工艺基础研究

发布时间：2017-03-25 05:11

  本文关键词：高强铝合金高温流变行为及锻造工艺基础研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：A1-Zn-Mg-Cu高强铝合金具有优良的抗断裂和抗疲劳性能，，主要用于制备高性能铝合金锻件，是现代航空、航天及武器装备等领域的关键结构材料。因此，研究高强铝合金的高温流变行为、微观组织演变规律和锻造工艺，对于提高高强铝合金锻件性能具有重要意义。 论文利用Gleeble-1500D热力模拟试验机，对新型A1-Zn-Mg-Cu合金进行了等温压缩试验。采用光学显微镜（OM）、电子显微镜（SEM和TEM）和X衍射分析（XRD）等手段进行了组织分析。获得了该合金的高温流变应力曲线；分析了热变形参数对流变应力曲线和微观组织演变的影响规律；建立了该合金热变形流变应力本构关系模型和热加工图。主要结论如下： 1.新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金在温度为300~450C以及应变速率为0.001~1s-1范围内进行高温压缩变形时，其流变应力曲线呈现近稳态流变特征，热变形软化机制主要为动态回复。流动应力随变形温度的升高而降低，随应变速率的增大而增大。 2.该合金的热变形流变应力本构关系模型： 1.49×1012[sinh(0.01287)]4.5537exp(1.6992105/RT). 3.新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金高温变形的微观组织演变机理主要为动态回复。热变形组织的位错密度随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低，并伴随着亚晶粒尺寸的增大。在高温条件下，当变形程度达到50%，铸态组织基本转变为锻态组织，变形程度越大越有利于动态再结晶的进行。 4.热变形微观组织分析和热加工图表明：铸态组织热变形时，应变速率不宜太大，合适的热变形参数范围为：350C~450C，应变速率10-3~10-2s-1；锻态组织热变形时，可以采取稍大的应变速率，合适的热变形参数范围为：300C~450C，应变速率10-3~10-1s-1。 在新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金高温变形行为和微观组织演变研究的基础上，论文采用数值模拟和实验研究相结合的方法，研究分析了该合金250500mm铸坯的四镦三拔-展宽的锻造工艺过程。分析结果表明，经过四镦三拔-展宽的充分变形后，板坯内等效应变值在8.15~11.5的范围内。锻件组织性能检测结果表明，锻件各项性能的测试结果均达到使用要求。
【关键词】：Al-Zn-Mg-Cu合金 高温流变行为 动态回复 热加工图 锻造工艺
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG319
【目录】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 铝合金概述10-12
• 1.1.1 铝及其合金的特点10-11
• 1.1.2 铝合金的分类11-12
• 1.2 超高强铝合金的研究进展12-13
• 1.2.1 国外超高强铝合金的进展12-13
• 1.2.2 国内超高强铝合金的进展13
• 1.3 高温塑性流变行为的研究13-18
• 1.3.1 高温塑性流变行为的研究现状13-14
• 1.3.2 高温塑性变形的研究方法14-15
• 1.3.3 铝合金高温塑性变形研究常用设施15-16
• 1.3.4 铝合金高温塑性流变行为的研究内容16-18
• 1.4 有限元数值模拟技术在塑性加工中的应用18-19
• 1.5 课题的目的、意义及研究内容19-22
• 1.5.1 课题的目的和意义19-20
• 1.5.2 课题研究的内容20-22
• 第二章 试验材料及研究方法22-28
• 2.1 材料制备22
• 2.1.1 合金成分22
• 2.1.2 熔炼与铸造22
• 2.2 实验方案22-27
• 2.2.1 热力模拟试验22-24
• 2.2.2 显微组织结构分析24-26
• 2.2.3 性能测试26-27
• 2.3 数值模拟27
• 2.4 工艺实验27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 新型铝合金高温流变行为28-44
• 3.1 不同变形条件下 Al-Zn-Mg-Cu 铝合金真应力-真应变曲线28-30
• 3.2 Al-Zn-Mg-Cu 铝合金热压缩变形流变应力本构方程30-35
• 3.2.1 流变应力模型及选择30-31
• 3.2.2 热变形流变应力本构方程31-35
• 3.3 热变形参数对 Al-Zn-Mg-Cu 合金流动应力的影响35-38
• 3.3.1 变形温度对合金流动应力的影响35-36
• 3.3.2 应变速率对合金流动应力的影响36-37
• 3.3.3 变形量对合金流动应力的影响37-38
• 3.4 铝合金高温热加工图38-42
• 3.4.1 热加工图的概况38
• 3.4.2 热加工图的原理38-40
• 3.4.3 建立热加工图的方法40
• 3.4.4 合金热加工图的建立与分析40-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第四章 新型铝合金热压缩组织演化规律研究44-54
• 4.1 原始材料均热态组织及分析44-45
• 4.2 变形温度对组织的影响45-47
• 4.3 应变速率对组织的影响47-49
• 4.4 变形程度对组织的影响49-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 锻造模拟与工艺实验54-64
• 5.1 锻造工艺模拟与优化54-60
• 5.1.1 锻造工艺的方案与模拟参数54-55
• 5.1.2 锻造工艺方案模拟与分析55-59
• 5.1.3 锻造工艺方案优化与设计59-60
• 5.2 锻造工艺试验与检测60-63
• 5.2.1 锻造工艺试验60
• 5.2.2 性能测试结果60-61
• 5.2.3 主要强化相类型及分布61-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 结论与展望64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-72
• 攻读硕士学位期间参与发表的论文72-74
• 致谢74-75

【参考文献】

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