【摘要】：半固態(tài)成型技術(shù)是一種兼具液態(tài)和固態(tài)成型優(yōu)點的新興技術(shù),可以一體成型具有優(yōu)異力學(xué)性能、復(fù)雜形狀和高尺寸精度的金屬部件,但目前鋁合金的半固態(tài)成形的應(yīng)用研究進展卻十分緩慢。因此,本文以商業(yè)6061鋁合金為研究對象,從SIMA法坯料制備、室溫-半固態(tài)溫度的壓縮行為到最終的觸變成形,對6061鋁合金的半固態(tài)組織和性能演變及其內(nèi)在機制進行系統(tǒng)深入的研究,為鋁合金的觸變成形提供理論指導(dǎo)與試驗參考。首先采用鐓粗為預(yù)變形方式的SIMA法制備6061鋁合金的半固態(tài)坯料。結(jié)果表明,變形量增加有利于固相晶粒尺寸減少和圓整化,其臨界變形量為33.3%。在等溫?zé)崽幚磉^程中,合金組織中首先發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶過程,同時低熔點的AlFeSi相和Mg_2Si相等在三叉晶界處率先發(fā)生熔化,之后溶質(zhì)原子不斷向液相區(qū)轉(zhuǎn)移,固相晶粒被液相逐漸包圍而發(fā)生球化,最終形成非枝晶的半固態(tài)6061合金組織。等溫?zé)崽幚韺Π牍虘B(tài)組織的影響主要有兩個方面,即熱處理溫度和熱處理時間。提高熱處理溫度有利于加快再結(jié)晶、熔化和長大的進程,但溫度過高時,液相的快速滲透會導(dǎo)致再結(jié)晶進行不充分;隨保溫時間延長,液相率不斷增加,固相晶粒尺寸先減小后增加,圓度逐漸降低。隨著熱處理時間和溫度的提升,坯料的屈服強度和抗拉強度均逐漸降低,延伸率先增加后減小。壓縮試驗結(jié)果表明,6061合金的壓縮真應(yīng)力-應(yīng)變曲線在26-500℃(固態(tài)溫度區(qū)間)表現(xiàn)為塑性變形特征,而在600-620℃(半固態(tài)溫度區(qū)間)下呈現(xiàn)典型的觸變變形特征,曲線可劃分為應(yīng)力激增、變形抗力下降和穩(wěn)定觸變流動三個階段。6061合金壓縮峰值應(yīng)力和穩(wěn)態(tài)應(yīng)力均具有溫度敏感性和應(yīng)變速率敏感性,隨著溫度升高或應(yīng)變速率的降低,峰值應(yīng)力和穩(wěn)態(tài)應(yīng)力都呈現(xiàn)下降趨勢。但是隨溫度升高,半固態(tài)下的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力對應(yīng)變速率的敏感性減弱,主要是由于液相起到有效的潤滑作用。使用雙曲正弦模型及液相修正項建立了6061合金在寬溫范圍的本構(gòu)方程,固態(tài)塑性變形的表觀激活能為248.639kJ/mol,半固態(tài)觸變變形的表觀激活能為681.435 kJ/mol。通過采用兩段式PID閉環(huán)控制加熱,得到心部與表面組織一致性較高的6061合金半固態(tài)坯料,最終進行擠壓鑄造觸變成形。觸變成形過程中的充型能力良好,成形3mm薄板的組織中初生球化固相分布均勻,屈服強度為165MPa,抗拉強度為280MPa,延伸率為9.5%。相比液態(tài)成形,6061合金的半固態(tài)成形能夠降低鑄件的熱裂傾向,減少卷氣缺陷和提高塑性。
【圖文】：

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文并成為一種在商業(yè)上有巨大潛力的加工技術(shù)，能夠生產(chǎn)高完整、復(fù)雜形狀和高尺寸精度的金屬部件，，有效改善傳統(tǒng)壓鑄缺陷[如北美、歐洲、日本等已經(jīng)趨于成熟并得到工業(yè)界認可，逐漸工程機械、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域高端零部件制備生產(chǎn)。國內(nèi)半固態(tài)年發(fā)展，目前正逐漸進入到工業(yè)化推廣應(yīng)用階段。

圖 1-2 流變成形工藝流程示意圖Fig. 1-2 Schematic illustration of rheoforming processes圖 1-3 觸變成形工藝流程示意圖
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.21

【參考文獻】

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本文編號：2638142