【摘要】：5083鋁合金因其較好的力學性能、機械加工性能以及優(yōu)良的耐腐蝕性能,廣泛應用于管道、造船業(yè)、模具制造等行業(yè)。本文通過均勻化退火態(tài)5083鋁合金的單向等溫熱壓縮實驗獲得流變應力曲線,對實驗所得應力應變曲線進行修正,采用二元線性回歸的方法求得5083鋁合金的本構方程并繪制其熱加工圖;利用光學顯微鏡、透射電鏡分析了合金變形后的軟化機制與微觀組織演變;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。主要研究結果如下:(1)5083鋁合金在單向等溫熱壓縮過程中,流變應力在變形初期迅速升至峰值,隨著動態(tài)回復與動態(tài)再結晶的發(fā)生,逐漸趨于穩(wěn)態(tài),具有明顯的穩(wěn)態(tài)流變特征和動態(tài)軟化趨勢。隨著變形溫度的升高和應變速率的降低,合金的峰值應力和峰值應變均逐漸減小。(2)采用Ebrahimi R等提出的摩擦修正公式修正應力應變曲線,摩擦力對流變應力的影響在各溫度與各應變速率下均較明顯,隨著真應變的增大而增大;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變速率對流變應力的影響,計算得到5083鋁合金的熱變形激活能為164.17kJ/mol。(3)基于動態(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℃,應變速率0.01~0.1s~(-1)或變形溫度340~450℃,應變速率0.001~0.01s~(-1)。(4)5083鋁合金熱壓縮過程中,產生明顯加工硬化現(xiàn)象隨后軟化,隨著變形溫度的升高與變形速率的降低,位錯密度降低,出現(xiàn)亞晶粒并逐漸長大,主要軟化機制由動態(tài)回復轉變?yōu)閯討B(tài)再結晶。(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。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG319
【圖文】：

圖 1.2 學者 Prasad 早期對 Mg 2Zn 1Mn 合金建立的熱加工圖鍛壓有限元模擬與正交試驗1 有限元模擬在成形中應用的發(fā)展自上世紀五十年代提出以來[33]，有限元法的發(fā)展與應用進展迅速。起初僅應用于求解結構等平面問題的極個別領域，有限元法應用于金屬塑性究經歷了約 20 年的發(fā)展。學者 Marcal 和 King 于上世紀 60 年代最先提有限元法[34]，該文獻基于應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力系統(tǒng)，隨后將該系統(tǒng)應用于一系列的彈塑性問題。隨后學者 Lee 和 Kobayashi[35]結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，將其應用于圓柱體壓縮變形、孔擴張等一問題中，并獲得了個問題的解決方案。隨后各國學者對該算法模型進行入的討論，并在一些實際問題中取得證明，如學者 Zieniewcz[36]推導出剛元公式，并對一系列加工成型工藝進行了分析。在實際問題上取得的成

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，其理論基礎屬于剛限元法。DEFORM-3D 軟件具有如下特點：可建立較簡單的三維數(shù)模，同時提供了多接口數(shù)模導入格式；可進行冷、溫、熱成形的數(shù)值模擬，滿足多樣化的工藝需求；強大的自動劃分網格功能，用戶還可以根據(jù)需求對局部生成細微網格；求解器中 REMESH 功能使得模擬過程與結果更為精確；輸出方式多樣化，可分析溫度場、應變速率、破壞能量、流線流動規(guī)律等多種結果；提供了二次開發(fā)端口，用戶依據(jù)需求對軟件進行二次開發(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 實驗材料及研究方法驗材料與熱壓縮試樣制備究選用的實驗材料為市售的鑄態(tài) 5083 鋁合金，經過切割處理后m×2000mm，由于所選坯料為鑄態(tài)坯料，實驗結果會受到金屬微影響，故對坯料進行均勻化處理，均勻化溫度選為 465℃，保溫 [45]，再通過線切割、車床等機加工手段加工出尺寸為 Φ10mm×H樣，為減小實驗過程中兩端模具與試樣間的摩擦力影響實驗結工出如圖 2.1 的小槽以添加潤滑劑[47]，避免發(fā)生不均勻變形導

【參考文獻】

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本文編號：2781694