【摘要】：5083鋁合金因其較好的力學(xué)性能、機(jī)械加工性能以及優(yōu)良的耐腐蝕性能,廣泛應(yīng)用于管道、造船業(yè)、模具制造等行業(yè)。本文通過均勻化退火態(tài)5083鋁合金的單向等溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)獲得流變應(yīng)力曲線,對(duì)實(shí)驗(yàn)所得應(yīng)力應(yīng)變曲線進(jìn)行修正,采用二元線性回歸的方法求得5083鋁合金的本構(gòu)方程并繪制其熱加工圖;利用光學(xué)顯微鏡、透射電鏡分析了合金變形后的軟化機(jī)制與微觀組織演變;利用DEFORM軟件模擬了5083鋁合金法蘭的鍛造過程,并優(yōu)化了鍛造工藝。主要研究結(jié)果如下:(1)5083鋁合金在單向等溫?zé)釅嚎s過程中,流變應(yīng)力在變形初期迅速升至峰值,隨著動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生,逐漸趨于穩(wěn)態(tài),具有明顯的穩(wěn)態(tài)流變特征和動(dòng)態(tài)軟化趨勢(shì)。隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的降低,合金的峰值應(yīng)力和峰值應(yīng)變均逐漸減小。(2)采用Ebrahimi R等提出的摩擦修正公式修正應(yīng)力應(yīng)變曲線,摩擦力對(duì)流變應(yīng)力的影響在各溫度與各應(yīng)變速率下均較明顯,隨著真應(yīng)變的增大而增大;采用含有Zener-Hollomon參數(shù)的方程描述熱壓縮過程中變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)流變應(yīng)力的影響,計(jì)算得到5083鋁合金的熱變形激活能為164.17kJ/mol。(3)基于動(dòng)態(tài)材料模型繪制熱加工圖,得出5083鋁合金的適宜熱變形工藝參數(shù):變形溫度400~500℃,應(yīng)變速率0.01~0.1s~(-1)或變形溫度340~450℃,應(yīng)變速率0.001~0.01s~(-1)。(4)5083鋁合金熱壓縮過程中,產(chǎn)生明顯加工硬化現(xiàn)象隨后軟化,隨著變形溫度的升高與變形速率的降低,位錯(cuò)密度降低,出現(xiàn)亞晶粒并逐漸長大,主要軟化機(jī)制由動(dòng)態(tài)回復(fù)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)再結(jié)晶。(5)基于數(shù)值模擬,得出5083高頸法蘭鍛造工藝參數(shù)范圍:坯料溫度400℃~450℃、模具溫度150℃~200℃、上模速度5mm/s、模具圓角半徑20mm。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG319
【圖文】：

圖 1.2 學(xué)者 Prasad 早期對(duì) Mg 2Zn 1Mn 合金建立的熱加工圖鍛壓有限元模擬與正交試驗(yàn)1 有限元模擬在成形中應(yīng)用的發(fā)展自上世紀(jì)五十年代提出以來[33]，有限元法的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)展迅速。起初僅應(yīng)用于求解結(jié)構(gòu)等平面問題的極個(gè)別領(lǐng)域，有限元法應(yīng)用于金屬塑性究經(jīng)歷了約 20 年的發(fā)展。學(xué)者 Marcal 和 King 于上世紀(jì) 60 年代最先提有限元法[34]，該文獻(xiàn)基于應(yīng)力分析與均勻三角形單元格有限元法建立了彈塑性分析的二維應(yīng)力系統(tǒng)，隨后將該系統(tǒng)應(yīng)用于一系列的彈塑性問題。隨后學(xué)者 Lee 和 Kobayashi[35]結(jié)合矩陣分析法分析了剛塑性變形問題，剛塑性有限元 Largrange 算法，將其應(yīng)用于圓柱體壓縮變形、孔擴(kuò)張等一問題中，并獲得了個(gè)問題的解決方案。隨后各國學(xué)者對(duì)該算法模型進(jìn)行入的討論，并在一些實(shí)際問題中取得證明，如學(xué)者 Zieniewcz[36]推導(dǎo)出剛元公式，并對(duì)一系列加工成型工藝進(jìn)行了分析。在實(shí)際問題上取得的成

基于物理與數(shù)值模擬的 5083 鋁合金法蘭鍛造工藝優(yōu)化研究RM-3D 集成了常用的材料庫、成型模塊、熱處理模塊等，其理論基礎(chǔ)屬于剛限元法。DEFORM-3D 軟件具有如下特點(diǎn)：可建立較簡單的三維數(shù)模，同時(shí)提供了多接口數(shù)模導(dǎo)入格式；可進(jìn)行冷、溫、熱成形的數(shù)值模擬，滿足多樣化的工藝需求；強(qiáng)大的自動(dòng)劃分網(wǎng)格功能，用戶還可以根據(jù)需求對(duì)局部生成細(xì)微網(wǎng)格；求解器中 REMESH 功能使得模擬過程與結(jié)果更為精確；輸出方式多樣化，可分析溫度場(chǎng)、應(yīng)變速率、破壞能量、流線流動(dòng)規(guī)律等多種結(jié)果；提供了二次開發(fā)端口，用戶依據(jù)需求對(duì)軟件進(jìn)行二次開發(fā)可以獲得更為全面的功能。

基于物理與數(shù)值模擬的 5083 鋁合金法蘭鍛造工藝優(yōu)化研究第 2 章 實(shí)驗(yàn)材料及研究方法驗(yàn)材料與熱壓縮試樣制備究選用的實(shí)驗(yàn)材料為市售的鑄態(tài) 5083 鋁合金，經(jīng)過切割處理后m×2000mm，由于所選坯料為鑄態(tài)坯料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)受到金屬微影響，故對(duì)坯料進(jìn)行均勻化處理，均勻化溫度選為 465℃，保溫 [45]，再通過線切割、車床等機(jī)加工手段加工出尺寸為 Φ10mm×H樣，為減小實(shí)驗(yàn)過程中兩端模具與試樣間的摩擦力影響實(shí)驗(yàn)結(jié)工出如圖 2.1 的小槽以添加潤滑劑[47]，避免發(fā)生不均勻變形導(dǎo)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2781694