喷射沉积5A06铝合金楔压变形的数值模拟

发布时间：2020-05-26 08:21

【摘要】： 喷射沉积坯通常含有一定量的孔隙,作为结构件直接使用时性能比较差,其最终能否得到成功的应用,取决于制坯后的致密化加工过程中所获得的性能。因此,为了获得所要求力学性能,必须对喷射沉积坯进行后续塑性加工使其致密化。但采用挤压、旋压、锻造、轧制等技术,由于受加工方式及压力设备等的限制通常难以实现大型坯件的致密化加工。而采用楔形压制装置,可在小吨位压力机上通过局部变形、多道次小变形累积实现大变形,大大降低了喷射沉积材料后续致密化加工成本,解决了制备大件的难题。本文主要研究内容有: 1.对喷射沉积5A06铝合金多孔材料高温压缩变形行为及显微组织演变进行了研究。建立了喷射沉积5A06铝合金热压缩变形流变应力的本构方程,将流变应力模型计算值与实测值进行比较,结果较为精确,为有限元数值模拟分析提供了数学模型。 2.对热压缩后显微组织进行了金相分析和硬度测试,初步探明了孔洞及材料硬度同温度和应变速率的关系。 3.本文还建立了单轴压缩时相对密度与高向变形量之间的理论关系,并用有限元模拟了单轴热压缩过程,结果显示理论公式与模拟结果和实验结果三者吻合较好,互相佐证。 4.借助于有限元软件,文中针对大尺寸喷射沉积坯料研究了楔形压制实验中不同的压制温度和压制速度以及压制方式等相关工艺参数对变形与致密化的影响,结果表明:双面楔压可有效提高致密化效果,合理的楔压温度是450℃~500℃,合理的楔压速度是0.5~1.0mm/s。
【图文】：

示意图,喷射共沉积,原理,示意图

并于 1972 年取得专利，从而开始了系统的研究工作。气体雾化喷射沉积原理如图1.1 所示[3]。随后英国 Osprey 公司 Brooks R 等人于 1974 年成功的将喷射沉积原理应用于锻造坯的生产，并逐渐发展成为 Osprey 工艺[4]，继而开发了一系列喷射沉积合金系，设计和制造了 Osprey 成套设备，制备了传统工艺难以获取的高合金及超合金管、板、带、环、筒和圆柱锭坯，，并申请了两项专利。20 世纪 70 年代后期，美国麻省理工学院的 Grant N 教授采用超声气体雾化法制备微细金属液粒，然后喷射沉积在水冷基体上，发展成为“LCD 工艺”[5]，即“液体动态压实工艺”该工艺的冷速较高，可以获得大块的快速凝固材料。到 20 世纪 80 年代初，英国的Auror 钢铁公司将喷射沉积技术应用于高合金工具钢和高速钢的生产中

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环坯楔形压制过程示意图
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG146.21

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