7050铝合金热变形和动态再结晶行为的实验研究和数值模拟

发布时间：2017-04-04 12:07

  本文关键词：7050铝合金热变形和动态再结晶行为的实验研究和数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：7050铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系高强度铝合金，自1971年在7075铝合金的基础上成功研发以来，以其高强度、高韧性、耐腐蚀、质轻等优良的综合性能，迅速发展成为航空航天领域重要的结构材料，其锻件广泛用于飞机起落架的隔框、翼梁、托架等承载构件。因此，研究7050铝合金的高温变形行为和微观组织演化规律对于制定其锻件的成形工艺具有重要的工程意义。热压缩过程与热模锻过程的加载变形特征具有许多相似性，致使动态再结晶行为也具有一定的相似性，通过热模拟实验研究合金的动态再结晶演变规律对于锻造成形过程的动态再结晶演变规律研究具有一定的参考价值。利用有限元法模拟锻造成形不仅可以缩短模具开发周期，节约模具成本创造出经济价值，同时，也对于改进成形工艺和控制成形质量方面具有重要的指导意义。本文以H112状态7050为研究对象，通过热模拟实验，利用数学回归分析技术、金相显微技术、EBSD技术和有限元模拟技术研究了7050铝合金高温流变行为和动态再结晶演化规律，主要内容如下： ①利用Gleeble1500D试验机在应变速率分别为0.01s~(-1)、0.1s~(-1)、1s~(-1)、10s~(-1)和温度分别为300°C、350°C、400°C、450°C的变形条件下对7050铝合金进行压缩量为60%匀速率等温压缩，获得了该合金在上述不同变形条件下的流变应力曲线，建立了流变应力的本构关系模型，研究表明：7050铝合金具有正的应变速率敏感指数，应变速率较小时，，易发生动态再结晶；应变速率较大时易发生动态回复。 ②利用热压缩试验获得的实验数据研究了动态再结晶发生的临界条件，建立了动态再结晶临界应变模型、动态再结晶体积百分数模型和动态再结晶晶粒长大模型，研究表明在(1)中所述变形条件下7050铝合金均发生了动态再结晶现象。 ③在DEFORM-3D平台上借助已经建立的流变应力本构方程和动态再结晶模型对热压缩过程进行了有限元模拟，研究表明：动态再结晶体积百分数和晶粒尺寸大小受到变形不均匀性影响也呈现出不均匀性，心部大变形区动态再结晶较完全，晶粒尺寸小；端部难变形区较难发生动态再结晶晶粒尺寸较大；自由变形区发生部分动态再结晶，晶粒尺寸介于心部与端部之间且为混晶。此外，还对7050铝合金锻件成形过程中的动态再结晶演化规律进行了研究。
【关键词】：7050-H112铝合金 流变应力 本构模型 动态再结晶 有限元模拟
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 7050 铝合金概述8-9
• 1.2 热模拟技术在材料热加工领域的应用9-13
• 1.2.1 热模拟技术的发展10
• 1.2.2 热加工过程的热模拟方法10-11
• 1.2.3 热模拟方法在材料热加工领域的应用现状11-13
• 1.3 数值模拟技术在塑性加工中的发展及应用13-14
• 1.4 课题来源、研究内容、研究目的及意义14-15
• 1.4.1 课题来源14-15
• 1.4.2 研究内容15
• 1.4.3 研究目的及意义15
• 1.5 可行性分析15-18
• 2 实验材料与方法18-24
• 2.1 实验材料18
• 2.2 技术路线18-19
• 2.3 实验方法19-24
• 2.3.1 等温压缩实验19-22
• 2.3.2 金相实验22
• 2.3.3 EBSD 实验22-24
• 3 7050 铝合金本构关系研究24-34
• 3.1 真应力-真应变曲线24-26
• 3.1.1 引言24-25
• 3.1.2 7050-H112 铝合金真应力-真应变曲线分析25-26
• 3.2 7050-H112 铝合金流变应力本构方程26-32
• 3.2.1 本构方程模型理论26
• 3.2.2 本构方程的求解26-32
• 3.3 本章小结32-34
• 4 7050 铝合金再结晶行为研究34-48
• 4.1 动态再结晶的临界条件34-39
• 4.2 动态再结晶模型的建立39-46
• 4.2.1 临界应变模型39-42
• 4.2.2 动态再结晶百分数模型42-45
• 4.2.3 动态再结晶平均晶粒尺寸模型45-46
• 4.3 本章小结46-48
• 5 7050 铝合金宏微观数值模拟48-74
• 5.1 热压缩有限元模拟48-63
• 5.1.1 三维模型的建立48-49
• 5.1.2 材料模型的建立49-50
• 5.1.3 模拟结果分析50-63
• 5.2 某大型铝合金锻件成形工艺和再结晶组织模拟63-72
• 5.2.1 三维模型建立63-64
• 5.2.2 模拟参数设置64
• 5.2.3 动态再结晶二维 CA 模型的建立64-66
• 5.2.4 模拟结果与分析66-72
• 5.3 本章小结72-74
• 6 结论与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-84
• 附录84
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录84
• B. 作者在攻读学位期间参与的课题项目84
• C. 作者在攻读学位期间获得的荣誉84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 窦晓峰,鹿守理,赵辉;Q235低碳钢静态再结晶模型的建立[J];北京科技大学学报;1999年01期

2 窦晓峰，鹿守理，赵辉;Q235钢动态再结晶模型的建立[J];北京科技大学学报;1998年05期

3 陈贵清;傅高升;颜文煅;程超增;邹泽昌;;3003铝合金动态再结晶实验研究[J];材料工程;2011年08期

4 刘世兴，田世兴，陈昌麒;7050铝合金锻件的力学性能和断裂机制研究[J];材料工程;1996年04期

5 刘玉文;刘文俊;赵庭良;周大军;李延人;夏晓文;魏德生;;供应状态铝合金LF6的超塑效应与动态再结晶[J];金属科学与工艺;1984年04期

6 沈健,G.Gottstein;铝合金热变形组织演化的模拟[J];材料科学与工艺;2001年03期

7 刘芳,单德彬,吕炎;热变形参数对LD7铝合金流动应力的影响[J];材料科学与工艺;2003年01期

8 付军,王秋成,胡晓冬;7050铝合金板材深冷处理时温度场的数值模拟[J];低温与特气;2005年02期

9 权国政,王梦寒,周杰;铝合金管材冷空拔成形模拟研究[J];锻压装备与制造技术;2005年01期

10 段玉波,唐剑,刁文武,牟大强;化学成分对7050合金扁锭成型性能的影响[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年04期

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本文编号：285490