6061铝合金膨胀-连续剪切变形行为

发布时间：2020-12-27 06:06

　　采用膨胀-连续剪切变形新技术制备6061铝合金板材,利用有限元模拟探讨6061铝合金挤压变形行为;通过电子背散射衍射、拉伸实验、扫描电子显微镜等测试分析手段,对6061铝合金微观组织及力学性能进行研究。结果表明:膨胀-连续剪切变形可协调铝合金变形过程中金属流速的稳定性;剧烈塑性变形使坯料内部产生大且均匀的等效应变,从而诱发连续动态再结晶,且细晶组织取向呈分散分布,可有效细化晶粒及弱化织构;挤压后6061铝合金力学性能较为优良,抗拉强度高达380 MPa,伸长率为21%,断口形态存在大量韧窝,属韧性断裂。 

【文章来源】：材料工程. 2020年12期 北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

ED-ND截面金属流速分布

图5为沿着挤压样品ED-ND面对称切开,样品内部整体及局部等效应变分布图。由图5(a)可以看出,挤压初期,坯料在挤压通道变形量小及靠近膨胀球底部挤压严重受阻、变形较为困难,等效应变较小。靠近模具的开口位置及转角剪切处等效应变值较大,这是由于坯料存在摩擦力且产生较为剧烈的塑性变形。挤压过程中等效应变主要产生在板材成形至最终成形区,因此进一步观察了该变形阶段的5个区域(1,2,3,4和5)的等效应变,各区域取20个等效应变值,如图5(b)所示,可以看出坯料边缘等效应变值比中间略大,这是因为坯料与凹模型腔存在摩擦,造成边缘产生较大的塑性变形。坯料在1区的等效应变范围为2.1～2.7,到4区的等效应变范围增至3～3.3,最终成形区坯料不再产生变形,等效应变降至2.6～2.86,平均等效应变约为2.68。从板材成形到最终成形过程坯料变形程度加大,等效应变不断累积。坯料变形产生动态再结晶均匀程度,主要取决于等效应变的分布情况,为了定量化表示样品在1～5区等效应变均匀性程度,采用等效应变的变形不均匀性系数Ci来计算说明,Ci越小,样品均匀程度越好,等效应变不均匀系数计算公式可表达为[14]:

采用Pro/E建立几何模型,并将其(凹模、凸模及坯料)转化为STL格式,导入到Deform-3D软件中进行有限元模拟,如图1所示。为了切合实际,将凸模和凹模均定义为刚性体,设置凹模静止不动,凸模为主动件,挤压速率为1 mm/s,几何模型温度均设置为450 ℃。坯料定义为塑性体,采用的圆柱坯料型号为Aluminum 6061[500-900 F(260-480 ℃)],尺寸为?26 mm×40 mm,划分网格数目为50000,并选用了24817.8 mm3的体积补偿量,设置步长为0.2 mm,坯料与模具间的接触容差为0.0318 mm,摩擦因数为0.3。模拟仿真之后,提取挤压变形过程中金属流速及等效应变进行分析。1.2 实验

【参考文献】：
期刊论文
[1]挤压及热处理对6063铝合金组织及性能的影响[J]. 强华,徐尊平.  现代机械. 2017(01)

硕士论文
[1]ECAP工艺对6061铝合金性能的影响[D]. 陈文杰.南京航空航天大学 2011



本文编号：2941231